PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

论文摘要

水泥基复合材料是现代工程中应用最广泛的建筑材料,但是常用的水泥基复合材料具有脆性、易开裂等缺点,同时过多的水泥用量将会对生态环境带来严重影响。参考ECC（Engineering Cementitious Composites）的设计理论,本文采用PVA纤维、粉煤灰、高效减水剂等材料配制出了PVA纤维增强水泥基复合材料FRCC（ Fiber Reinforced Cementitious Composites） ,并对其进行了一系列力学性能试验,得到强度、变形、弹性模量、应力-应变曲线等指标,并从纤维掺量、水胶比、砂胶比对PVA-FRCC的影响出发,重点研究了PVA-FRCC的延性性能,得到以下结论:PVA-FRCC材料具有良好的延性,极限拉伸应变达到2.9%,几乎是普通混凝土的300倍,并出现延性材料所特有的优点:应变硬化和多缝开裂。四点弯曲试验结果表明:PVA-FRCC较普通混凝土的变形能力和抗弯韧性得到显著改善,试件由突然的脆性破坏变为具有良好延性的破坏。轴压试验结果表明:其轴压强度在31.0MPa54.32MPa之间,峰值荷载所对应的应变约为0.33%0.72%,是普通混凝土的1.53.5倍,弹性模量约是26.8GPa34.3GPa,泊松比大约为0.180.21。轴拉试验结果表明:其峰值拉伸应变最大可达到2.9%,并伴随着多缝开裂,从应力-应变曲线可以看出其应变硬化现象,PVA-FRCC的抗拉弹性模量低于普通混凝土,刚度低,韧性较大,通过形变来释放内应力。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 纤维增强水泥基复合材料的发展概述
• 1.3 纤维增强水泥基复合材料的研究现状及应用
• 1.3.1 钢纤维
• 1.3.2 玻璃纤维
• 1.3.3 碳纤维
• 1.3.4 聚丙烯纤维
• 1.3.5 天然纤维
• 1.3.6 PVA 纤维
• 1.3.7 国外工程实例
• 1.3.8 国内研究现状及应用
• 1.4 纤维和粉煤灰在水泥基材中的作用
• 1.4.1 纤维的作用
• 1.4.2 粉煤灰的作用
• 1.5 本文主要工作
• 1.5.1 本文研究内容及目的
• 1.5.2 本文研究特色
• 1.5.3 研究技术路线
• 2 原材料及配合比
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 PVA 纤维
• 2.1.3 粉煤灰
• 2.1.4 细骨料
• 2.1.5 减水剂
• 2.1.6 拌合水
• 2.2 试验配合比设计
• 3 PVA-FRCC 弯曲试验
• 3.1 前言
• 3.2 试验准备
• 3.2.1 试件制作
• 3.2.2 加载过程及装置
• 3.3 试验结果及分析
• 3.4 PVA-FRCC 弯曲性能
• 3.4.1 PVA-FRCC 弯曲韧性
• 3.4.2 荷载-挠度曲线
• 3.4.3 破坏形态
• 3.4.4 抗压试验
• 3.5 本章小结
• 4 PVA-FRCC 轴压试验
• 4.1 引言
• 4.2 试验准备
• 4.2.1 试件制作
• 4.2.2 加载装置及过程
• 4.3 轴压强度
• 4.3.1 PVA-FRCC 轴压强度与抗压强度的关系
• 4.3.2 轴压强度的影响因素
• 4.4 应力-应变曲线
• 4.5 弹性模量及泊松比
• 4.6 破坏形态
• 4.7 本章小结
• 5 PVA-FRCC 轴拉试验
• 5.1 引言
• 5.2 试件设计及加载装置
• 5.2.1 试件制作
• 5.2.2 加载装置
• 5.3 试验结果及分析
• 5.4 破坏形态
• 5.5 直接拉伸曲线分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集