高韧性纤维增强水泥基复合材料物理力学性能试验研究

摘要

普通混凝土为脆性材料，具有抗压强度高、抗拉强度低以及变形能力差的特征，这给混凝土结构的长期服役带来了很大的困难，混凝土的开裂导致结构需要经常维护、维修，造成经济浪费以及存在安全隐患。从微观力学和断裂力学基本原理两个方面，将高弹性模量的短聚乙烯醇（PVA）纤维掺入到混凝土中，重新设计可以研制出质量轻、抗压强度高、抗拉性能和抗弯性能优越的高韧性纤维增强水泥基复合材料。然而PVA纤维混凝土（PVA-ECC）作为一种新型材料，目前尚未有专属的规范以及试验方法对PVA-ECC的各项物理力学性能进行测试，而且对各项物理力学性能的评价也没有统一的标准。根据以上的问题，本文主要的研究内容为：
　　首先，根据PVA-ECC的组成成分，从微观力学和断裂力学基本原理两个方面，分析不同组成成分在PVA-ECC受力时发挥的作用，确定主要影响因素为：粉煤灰掺量、砂胶比、水胶比和PVA纤维掺量。
　　然后，根据参考文献确定影响因素的实际应用范围，利用正交试验原理，设计25组不同配合比的PVA-ECC做试验，参考《水泥胶砂流动度检测方法》（GBT2419-2005），对规范中的试验方法进行适当的调整，先研究PVA-ECC的工作性能，为后续的力学性能试验研究做铺垫。
　　其次，参考国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002），测得PVA-ECC关于抗压性能、抗弯性能和抗拉性能三个方面的各项力学指标，借助SPSS统计分析软件分析试验结果，探究粉煤灰掺量、砂胶比、水胶比和PVA纤维掺量四个因素对PVA-ECC各项物理力学性能的影响。
　　最后，综合分析PVA-ECC各项物理力学性能试验的结论，结合桥面铺装层、桥面连接板和桥面伸缩缝的设计理论，提出PVA-ECC配合比的优化方向，为PVA-ECC的结构设计及工程应用提供依据。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 PVA-ECC的研究现状及应用

1.3 本文的主要研究内容

第2章 PVA-ECC工作性能研究

2.1 引言

2.2 试验主要原材料及配合比

2.3 PVA-ECC流动性及经时损失试验

2.4 力学性能试验试件的制备及养护

2.5 本章小结

第3章 PVA-ECC立方体抗压试验研究

3.1 引言

3.2 试验过程

3.3 PVA-ECC抗压试验分析

3.4 本章小结

第4章 PVA-ECC薄板抗折试验研究

4.1 引言

4.2 试验过程

4.3 基于三点弯曲试验计算理论分析

4.4 PVA-ECC薄板抗折试验分析

4.5 PVA-ECC薄板弯曲韧性评价

4.6 本章小结

第5章 PVA-ECC薄板单轴直接拉伸试验研究

5.1 引言

5.2 试验过程

5.3 试验误差分析

5.4 PVA-ECC薄板单轴直接拉伸试验分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢