PVA纤维和钢纤维对新型水泥基复合材料力学性能的影响

摘要

超轻质水泥基复合材料（Ultra Lightweight Cement Composites，简称ULCC）这种新型材料最初是为了满足海工结构的要求和发展而研发，现有研究大多数都集中在添加PVA纤维上，对于掺入PVA和钢纤维的对比研究并不多，海工结构的发展也要求结构材料具有更好的承受冲击荷载甚至是爆炸荷载的能力。基于此，本论文在保持水胶比一致的条件下，设计了2种纤维类别（PVA纤维和钢纤维）和3种纤维体积掺量（0%、0.5%和1.0%）的超轻质水泥基复合材料，测定了其在3天、7天及28天条件下的圆柱体抗压强度、抗折强度、折后小立方体抗压强度及抗弯强度，以及其在28天条件下的动态压缩强度，比较分析了PVA纤维和钢纤维对纤维增强超轻质水泥基复合材料各力学性能的影响，主要研究内容及结论如下：
　　1.掺入钢纤维时基体的极限压应变要高于掺入 PVA纤维时的极限压应变，在掺入0.5%和1.0%体积掺量钢纤维时的极限压应变分别为掺入PVA纤维时的1.08倍和1.25倍。
　　2.钢纤维的掺入对超轻质水泥基复合材料折后小立方体抗压强度的增强效果要优于PVA纤维，在体积掺量为0.5%时的增强效果明显，最大可为掺入PVA纤维时水泥基基体强度的1.23倍。
　　3.钢纤维对超轻质水泥基抗折强度的增强效果要优于PVA纤维，并且0.5%体积掺量的纤维加入时，钢纤维的增强效果更加明显，最高可为PVA纤维增强超轻质水泥基基体抗折强度的1.82倍。
　　4.通过对折压比的分析可知钢纤维对超轻质水泥基的增韧效果要优于 PVA纤维，尤其是掺入0.5%体积掺量的纤维时，其增韧效果更加明显，最高可为PVA纤维增强超轻质水泥基基体折压比的1.47倍。
　　5.掺入钢纤维时基体的抗弯性能和弯曲韧性要优于掺入 PVA纤维时的，并且在纤维体积掺量为0.5%时效果更加明显，同样龄期条件下，极限弯拉强度可比掺入PVA纤维时基体的极限弯拉强度高39.24%，剩余强度系数最大可为PVA纤维掺入时的3.19倍。
　　6.掺入PVA纤维时试件具有更好的动态压缩性能，在体积掺量为1.0%时效果明显，在25s-1~35s-1的平均应变率条件下，掺入PVA纤维试件峰值应力的应变率增强效应是掺入钢纤维试件的1.52倍。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 纤维增强水泥基复合材料的研究现状

1.3 纤维增强水泥基复合材料的工作性能及基本理论

1.4 论文研究内容

第2章 试验材料与试样制备

2.1 试验原材料

2.2 材料配合比及试验内容

2.3 试件的制备

第3章 纤维对材料抗压性能和抗折性能的影响

3.1 抗压性能试验研究

3.2 抗折性能试验研究

3.3 折压比

3.4 本章小结

第4章 纤维对材料抗弯性能和动态压缩性能的影响

4.1 纤维对材料抗弯性能的影响

4.2 纤维对材料动态压缩性能的影响

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1论文的主要工作及结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文、参加的科研、工程实践及获奖情况

致谢