聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴受压力学性能试验研究

论文摘要

高强高模聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites,简称为PVA-FRCCs）以其超高韧性、耐冲击和耐腐蚀等特点引起纤维混凝土领域的广泛关注,国内外的许多学者和研究人员对其多项性能进行了试验研究,其优良的性能得到证实。但是对其棱柱体试件单轴受压力学性能方面的试验研究较少,特别是针对较大尺寸棱柱体试件的研究更少。这将在一定程度上限制了该材料充分利用计算机分析模拟所需要的参数和工程应用可供参考的力学性能指标。针对上述问题,本文对高强高模聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料、钢筋约束聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料、钢筋约束PVA纤维增强硅灰水泥基复合材料和钢筋约束PVA纤维增强混凝土棱柱体的单轴受压力学性能进行试验研究。主要内容和结论如下:1.通过一定量的试配,确定聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料较好的配合比和搅拌顺序。2.本文选用较大尺寸的棱柱体试件作为单轴受压试件。在试件四个侧面同时放置位移传感器,并通过采用两个弹簧作为刚性元件,在普通试验机上较为成功的测出棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线。通过拟合,给出了应力—应变全曲线理论表达式。3.纤维体积掺量、配筋和基体材料是影响应力—应变曲线峰值应力、应力峰值应变以及整个曲线形状的主要因素。随纤维体积掺量的增大,立方体试件强度和棱柱体试件的强度不断下降;曲线形状更为丰满,下降段更为平缓,压缩韧度指数和承载能力变化系数不断增加。纤维对应力—应变曲线的下降段的增韧效果明显,并且随应力的不断下降,纤维的增韧作用增大。4. 2%纤维体积掺量的钢筋约束水泥基复合材料的压缩韧度指数和承载能力变化系数要明显大于钢筋约束普通混凝土。说明该材料的压缩韧性要明显高于普通混凝土。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和研究意义
• 1.2 纤维增强水泥基复合材料的研究和应用
• 1.2.1 纤维增强水泥基复合材料的定义
• 1.2.2 纤维增强水泥基复合材料的发展过程
• 1.3 超高韧性水泥基复合材料（ECC）的特点
• 1.4 聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的国内外研究现状和应用
• 1.4.1 聚乙烯醇纤维的特点
• 1.4.2 PVA 纤维增强水泥基复合材料的国外研究现状
• 1.4.3 PVA 纤维增强水泥基复合材料的国内研究现状
• 1.5 高韧性纤维增强水泥基复合材料的应用现状
• 1.6 选题的意义及需要完成的主要工作
• 第二章 试验概况
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 水泥基复合材料
• 2.1.2 混凝土
• 2.2 试验配合比
• 2.3 试件设计及制备
• 2.3.1 试件设计
• 2.3.2 试件制备
• 2.4 试验装置及试验方法
• 2.4.1 试验设计
• 2.4.2 试验方法
• 第三章 应力—应变本构关系试验分析
• 3.1 应力—应变本构关系的研究概况
• 3.1.1 国外关于应力—应变本构关系的研究概况
• 3.1.2 国内关于应力—应变本构关系的研究概况
• 3.2 棱柱体试件单轴受压过程的变化规律
• 3.3 PVA 纤维增强水泥基复合材料和混凝土棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线影响因素分析
• 3.3.1 纤维体积掺量V f 对水泥基复合材料和混凝土棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线的影响
• 3.3.2 钢筋约束对PVA纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线的影响
• 3.3.3 硅灰对钢筋约束PVA纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线的影响
• 3.3.4 钢筋约束PVA 纤维增强水泥基复合材料、钢筋约束PVA 纤维增强硅灰水泥基复合材料和钢筋约束 PVA 纤维增强普通混凝土棱柱体试件单轴受压应力—应变全曲线的比较
• 3.4 PVA 纤维增强水泥基复合材料和 PVA 纤维增强混凝土立方体抗压强度和棱柱体峰值应力
• 3.4.1 PVA 纤维增强水泥基复合材料和PVA 纤维增强混凝的立方体抗压强度
• 3.4.1.1 PVA 纤维对水泥基复合材料立方体抗压强度的影响
• 3.4.1.2 PVA 纤维对硅灰水泥基复合材料立方体抗压强度的影响
• 3.4.1.3 PVA 纤维对混凝土立方体抗压强度的影响
• 3.4.2 立方体抗压强度与棱柱体峰值应力的关系
• 3.4.2.1 PVA 纤维增强水泥基复合材料立方体抗压强度与棱柱体峰值应力的关系
• f 对棱柱体单轴受压峰值应力的影响'>3.4.3 PVA 纤维体积掺量V_f对棱柱体单轴受压峰值应力的影响
• f 对水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响'>3.4.3.1 PVA 纤维体积掺量V_f对水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响
• f 对钢筋约束水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响'>3.4.3.2 PVA 纤维体积掺量V_f对钢筋约束水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响
• f 对钢筋约束硅灰水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响'>3.4.3.3 PVA 纤维体积掺量V_f对钢筋约束硅灰水泥基复合材料棱柱体峰值应力的影响
• f 对钢筋约束混凝土棱柱体峰值应力的影响'>3.4.3.4 PVA 纤维体积掺量V_f对钢筋约束混凝土棱柱体峰值应力的影响
• 3.5 PVA 纤维增强水泥基复合材料和PVA 纤维增强混凝土棱柱体的峰值应变
• 3.5.1 PVA 纤维对棱柱体试件峰值应变的影响
• 3.5.2 钢筋约束对 PVA 纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件峰值应变的影响
• 3.5.3 不同基体材料对棱柱体试件峰值应变的影响
• 3.6 纤维增强水泥基复合材料及纤维增强普通混凝土应力—应变曲线理论方程
• 3.6.1 理论方程表达式
• 3.6.2 确定系数
• 3.6.2.1 确定上升段系数a 、b 、c
• 3.6.2.2 确定下降段系数A 、B 、C 、D
• 3.7 理论曲线与试验曲线的比较
• 3.8 本章结论
• 第四章 PVA 纤维增强水泥基复合材料延性的研究
• 4.1 延性在设计中的意义及本文研究目的
• 4.2 韧性的定义及韧性指标的研究
• 4.2.1 韧性的定义
• 4.2.2 韧性指标的确定方法
• 4.3 单轴受压韧性试验分析
• 4.3.1 PVA 纤维对棱柱体试件单轴受压韧性的影响
• 4.3.1.1 PVA 纤维对水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压压缩韧度指数ηcn 和承载能力变化系数ξcn 的影响
• 4.3.1.2 PVA 纤维对钢筋约束水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压压缩韧度指数ηcn 和承载能力变化系数ξcn 的影响
• 4.3.1.3 PVA 纤维对钢筋约束硅灰水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压压缩韧度指数ηcn 和承载能力变化系数ξcn 的影响
• 4.3.1.4 PVA 纤维对钢筋约束混凝土棱柱体试件单轴受压压缩韧度指数ηcn和承载能力变化系数ξcn的影响
• 4.3.2 钢筋约束对 PVA 纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压韧性的影响
• 4.3.3 硅灰对钢筋约束 PVA 纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件单轴受压韧性的影响
• 4.3.4 钢筋约束PVA 纤维增强硅灰水泥基复合材料、钢筋约束PVA 纤维增水泥基复合材料和钢筋约束混凝土棱柱体试件单轴受压压缩韧性和承载能力变化系数的比较分析
• 4.4 结论
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本文主要工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介