高强高弹PVA纤维增强水泥基材料的研制与性能

摘要

该文采用低掺量(纤维体积率为1％~2％)的高强高弹聚乙烯醇纤维(简称PVA纤维)进行了延性纤维增强水泥基材料(DFRCCs)的研制与性能测定.研究并分析了材料组成参数(PVA纤维体积率、纤维长径比、界面改性剂和砂灰比等)对高强高弹PVA纤维增强水泥基材料(PVA-DFRCC)的工作性能、力学性能、变形性能及耐久性的影响.通过试验成功研制出了具有多缝开裂和抗弯荷载-挠度硬化效应的高韧性PVA-DFRCC.研究结果表明这种新材料能够减轻材料自重,增进材料的抗压、抗折、劈裂抗拉和抗弯强度,较好地抑制纤维材料中的干燥收缩和自收缩现象,提高纤维材料的氯离子抗渗性.研究还表明,选用适量的凹凸棒土作为界面改性剂,能够很好地改善纤维材料的界面,优化纤维材料的各项性能.该文通过对微观结构的研究分析了其中的原因.

目录

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致谢

第一章前言

1.1课题的提出

1.1.1高强高弹PVA纤维的研究意义

1.1.2凹凸棒土的研究意义

1.2纤维混凝土的发展概述

1.3高强高弹PVA纤维增强水泥基材料在国内外的研究现状

1.3.1高强高弹PVA纤维增强水泥基材料在国外的研究现状

1.3.2高强高弹PVA纤维增强水泥基材料在国内的研究现状

1.3.3国内、外对纤维材料界面研究的利弊

1.4本文研究目的、思路及主要内容

第二章PVA纤维水泥基材料的增强增韧理论

2.1纤维水泥基材料的影响因素

2.1.1纤维体积率

2.1.2纤维长径比

2.1.3界面粘结

2.2纤维增强水泥基材料增韧理论的基本概念

2.2.1应变硬化/假应变硬化与应变软化

2.2.2多缝开裂、局部开裂与饱和状态的多缝开裂的间距

2.2.3脆性、半脆性与韧性

2.3高强高弹PVA纤维增强水泥基材料增强增韧理论

2.3.1纤维间距机理

2.3.2纤维桥接法则

2.3.3 RSFRCC的复合力学理论

2.3.4 RSFRCC的增韧理论判据

第三章原材料及试验方案设计

3.1原材料

3.2试验方案设计

3.2.1试验方案设计

3.2.2试样的命名规则

3.2.3成型工艺

3.2.4普通和高性能PVA纤维水泥基材料的试验配合比

第四章新拌PVA纤维水泥基材料的物理性能

4.1稠度

4.2流动度

4.3容重

4.4凝结时间

4.5含气量

4.6本章小结

第五章高强高弹PVA纤维水泥基材料的力学性能

5.1抗压强度

5.2抗折强度

5.3劈拉强度

5.4抗弯韧性

5.4.1试验方法

5.4.2抗弯韧性试验现象及结果分析

5.4.3抗弯韧性试验小结

5.5高强高弹PVA纤维水泥基材料的增强、增韧机理分析

5.5.1纤维间距机理对增强、增韧机理的分析

5.5.2抗弯准应变硬化和多缝开裂的判据对韧性机理的分析

5.5.3纤维桥接法则与纤维阻裂理论对韧性机理的分析

5.5.4扫描电子显微镜对韧性的微观结构观测分析

5.6凹土的界面效应分析

5.6.1凹土界面效应的宏观分析

5.6.2凹土界面效应的微观分析

5.7本章小结

第六章高强高弹PVA纤维水泥基材料的变形性能

6.1 PVA纤维水泥基材料的干燥收缩

6.1.1干燥收缩试验方法

6.1.2干缩试验结果及讨论

6.1.3干缩试验小结

6.2高性能纤维水泥基材料的自收缩试验

6.2.1自收缩测定方法

6.2.2自收缩试验结果及讨论

6.3高强高弹PVA纤维与凹土限缩机理分析

6.3.1 PVA纤维阻滞DFRCC干燥收缩与自收缩的机理

6.3.2凹土限制PVA-DFRCC干燥收缩与自收缩性能的机理

6.4本章小结

第七章高强高弹PYA纤维水泥基材料的耐久性

7.1氯离子渗透的试验方法

7.2普通PVA纤维水泥基材料的氯离子渗透

7.2.1氯离子渗透试验结果及分析

7.2.2普通PVA纤维水泥基材料的氯离子渗透试验小结

7.3高性能PVA纤维水泥基材料的氯离子渗透

7.3.1氯离子渗透试验结果及分析

7.3.2高性能PVA纤维水泥基材料的氯离子渗透试验小结

7.4高强高弹PVA纤维与凹土降低氯离子渗透性机理分析

7.4.1 PVA纤维降低氯离子渗透性的机理

7.4.2凹土降低氯离子渗透性的机理

7.5本章小结

第八章结论及研究展望

8.1本文的主要结论

8.2研究展望

8.3创新点

参考文献