内掺型防水处理的PVA-SHCC高温后性能试验研究

摘要

火灾、地震、甚至环境潮湿等是加速钢筋混凝土结构劣化的主要因素，严重影响整体结构的耐久性和安全性，因此结构在使用寿命周期内需要进行维护、修复和加固。传统水泥基材料由于自身脆性、抗拉强度低、易开裂等缺点限制了其发展，而随着现代土木工程向大跨度、轻型、高耸结构和地下、海洋中的发展，工程结构对修复材料性能的要求也越来越高。聚乙烯醇纤维增强应变硬化水泥基复合材料(PVA-SHCC:PolyvinylAlcohol Fiber Reinforced Strain-Hardening Cementitious Composites)具有高韧性、应变硬化和多微裂缝破坏特征、高能量耗散性等特点，将其应用于我国的重大工程建设、结构耐久性防护或已有受损部位的修复加固，对提高结构的耐久性和抗震性具有重要意义。
　　 本文通过抗折强度试验、抗压强度试验、三点弯曲试验、四点弯曲试验和毛细吸水试验研究了高温、内掺型防水处理与否对PVA-SHCC抗折强度、抗压强度、抗弯承载能力、变形能力、能量吸收能力、弯曲韧性和抗渗性能的影响，并与未掺加PVA纤维的基准试件进行了对比。力学性能试验结果表明，掺加PVA纤维能显著提高SHCC的抗折强度、抗弯能力、变形能力、能量吸收能力和弯曲韧性，一定程度提高SHCC的抗压强度;PVA纤维的引入改变了SHCC的弯曲破坏形态，与基准试件“一裂即断”的弯曲破坏形态不同，SHCC表现出明显的应变硬化和多微裂缝破坏特征;PVA纤维对SHCC的增强和增韧作用在100℃之前变化较小，200℃时大幅下降;PVA-SHCC在300℃时丧失韧性，表现出脆性破坏形态;内掺硅烷乳液防水处理对不同温度作用后SHCC的强度、变形能力、能量吸收能力、韧性等力学性能影响较小。毛细吸水试验结果表明，不同温度作用后SHCC的毛细吸水量和毛细吸收系数均高于基准试件，PVA纤维的引入降低了SHCC的抗渗性能;内掺硅烷乳液防水处理明显降低了SHCC的毛细吸水量和毛细吸收系数，有效改善了SHCC的抗渗性能;硅烷乳液防水剂发生分解的温度区间为200℃-300℃，300℃时，硅烷乳液防水剂未完全失效，仍能表现出良好的防水效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 混凝土高温及防火性能研究现状

1．2．1 试验方法

1．2．2 混凝土高温性能

1．3 纤维增强水泥基复合材料研究现状

1．3．1 纤维增强水泥基复合材料概述

1．3．2 PVA纤维增强水泥基复合材料理论研究

1．3．3 PVA纤维增强水泥基复合材料试验研究

1．4 有机硅防水剂的研究现状

1．4．1 有机硅防水剂的发展

1．4．2 有机硅防水剂的防水机理

1．5 本文研究的目的和主要内容

第2章 试验准备及试验方法

2．1 试验原材料及配合比

2．1．1 水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 砂

2．1．4 拌合水

2．1．5 减水剂

2．1．6 PVA纤维

2．1．7 有机硅防水剂

2．1．8 试验配合比

2．2 试件制作与试验流程

2．2．1 试件尺寸

2．2．2 试件成型工艺

2．2．3 高温作用及冷却制度

2．2．4 试验流程

2．3 试验及分析方法

2．3．1 抗折强度试验

2．3．2 抗压强度试验

2．3．3 三点弯曲试验

2．3．4 四点弯曲试验

2．3．5 毛细吸水试验

第3章 高温后PVA-SHCC力学性能试验结果分析

3．1 高温后PVA-SHCC抗折强度试验结果分析

3．1．1 试验结果

3．1．2 高温对PVA-SHCC及基准试件抗折强度的影响

3．1．3 高温对内掺型防水处理的PVA-SHCC抗折强度的影响

3．2 高温后PVA-SHCC抗压强度试验结果分析

3．2．1 试验结果

3．2．2 高温对PVA-SHCC及基准试件抗压强度的影响

3．2．3 高温对内掺型防水处理的PVA-SHCC抗压强度的影响

3．3 高温后PVA-SHCC三点弯曲性能试验结果分析

3．3．1 试验结果

3．3．2 高温对PVA-SHCC及基准试件三点弯曲性能的影响

3．3．3 高温对内掺型防水处理的PVA-SHCC三点弯曲性能的影响

3．3．4 高温对PVA-SHCC及基准试件断裂能的影响

3．3．5 高温对内掺型防水处理的PVA-SHCC断裂能的影响

3．4 高温后PVA-SHCC四点弯曲性能试验结果分析

3．4．1 试验结果

3．4．2 高温对PVA-SHCC及基准试件四点弯曲性能的影响

3．4．3 高温对PVA-SHCC及基准试件弯曲韧性的影响

3．4．4 高温对内掺型防水处理的PVA-SHCC弯曲韧性的影响

3．5 本章小结

第4章 高温后PVA-SHCC毛细吸水试验结果分析

4．1 试验结果

4．2 高温对防水处理与否的PVA-SHCC抗渗性能的影响

4．2．1 对毛细吸水量的影响

4．2．2 对毛细吸收系数的影响

4．3 高温对PVA-SHCC及基准试件抗渗性能的影响

4．3．1 对毛细吸水量的影响

4．3．2 对毛细吸收系数的影响

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢