PVA-ECC材料及ECC-混凝土界面早期力学性能及微观结构研究

发布时间：2020-10-21 16:01

　　 工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)是一种新型的具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。ECC材料与普通混凝土材料不同之处在于其极限拉伸应变能达到3%以上,同时ECC材料在其硬化后有明显的应变硬化特征和多缝开裂特点,并且能够有效的控制裂缝的宽度。由于PVA材料与水泥具有较好亲和力,通常采用PVA纤维制备ECC材料。由于制备ECC材料所需的纤维价格相对昂贵,所以一般情况下ECC不单独使用或ECC多用于对结构的加固补强中。本文根据东南大学的王兴刚[1]提出的功能梯度混凝土这一概念,将ECC材料与普通混凝土叠合在了一起。这样,ECC材料与普通混凝土界面之间的粘结性能的好坏变得至关重要。同时,在实际工程中,为了加快施工进度,在早龄期阶段往往就要使混凝土结构处于服役状态,为了使混凝土结构在早期服役阶段具有稳定性的安全性,有必要深入了解早龄期混凝土界面粘结性能的发展规律。本文在国家自然科学基金项目(51308489)的资助下开展了一系列的研究。本文的主要研究工作如下:(1)通过立方体抗压试验和四点弯曲试验研究ECC材料的早期的力学性能,并建议了 ECC材料的早龄期抗压强度公式,同时通过四点弯曲试验反推出ECC材料早期的极限拉伸应变。(2)通过ECC-混凝土试件的劈裂抗拉试验,考察了龄期、混凝土强度等级以及界面处理方式对ECC-混凝土的影响,试验结果显示随着龄期的增长,ECC-混凝土的劈裂抗拉强度有所增加;以界面不作处理为基准,界面采用铺设钢丝网的处理方式会降低其劈裂抗拉强度,界面凹槽处理时会增加其劈裂强度;混凝土强度等级为C40时,对ECC-混凝土材料的劈裂强度提高较大。(3)通过ECC-混凝土试件的双面剪切试验,研究了龄期、混凝土强度等级和界面处理方式对ECC-混凝土层间界面剪切强度的影响,试验结果显示ECC-混凝土剪切强度在不同龄期时段的增长速率各不相同;以界面不作处理为基准,当界面采用凹槽处理时能提高混凝土界面剪切性能,界面采用细钢丝网处理会降低混凝土界面剪切性能;ECC-混凝土界面剪切强度大致随着混凝土强度的提高而增大。(4)采用扫描电镜测试研究ECC材料及ECC-混凝土界面处的微观结构特征;试验结果显示ECC材料在早龄期阶段,微观空间发展较为致密,几乎看不到孔洞和裂缝的存在;ECC-混凝土的界面区水化产物结合情况较好,界面区微观结构空间随着龄期的增长更加的致密。各种混凝土强度等级下ECC-混凝土界面结合区的主要水化产物大致相同。在界面采用细钢丝网处理方式下,ECC-混凝土的界面结合区存在较多的孔洞和裂缝;在界面不作特殊处理和界面采用凹槽处理方式下,ECC-混凝土界面区紧密程度随混凝土强度等级的提高而提高。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

Ｈ??１１響??图２．１?ＪＷ－３５０型小滚筒混凝土搅拌机?图２．２标准塑料模具??ＥＣＣ材料的制备必须要保证ＰＶＡ纤维能够较好且均匀地分散于水泥基基体中才能够??充分发挥ＥＣＣ的控裂特性。因为先掺纤维可能会对ＰＶＡ纤维的表面造成损伤而破坏其亲??水性，故本次试验采用后掺纤维的方法进行搅拌。具体撹拌工艺步骤如下：①首先将粉煤??灰、硅灰、石英砂及水泥依次倒入搅拌机中，搅拌２ｍｉｎ至各种材料能够均匀分布结合在??一起；②其次将水和减水剂倒入搅拌机内，搅拌大约３ｍｉｎ，此时应使水泥基体拥有较好的??流动性；③最后，保持搅拌机工作状态，向搅拌机中均匀撒入ＰＶＡ纤维，搅拌至纤维能够??均匀地分布水泥基材料中。??搅拌完成后，将ＥＣＣ材料注入塑料模具中，注满后将塑料模具放于振动台上进行振捣??振捣完成后，用铲刀磨平试件表面，并用塑料薄膜覆盖住试件的表面以防止试件表面水分??的蒸发。??试件成型２４小时后撕掉表面塑料薄膜，同时在试件表面用记号笔进行编号，编号完??成后脱模。由于试验条件限制

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（ｄ）?２１ｄ?（ｅ）?２８ｄ??图２．４不同龄期下的试验破坏图??２．４．３试件的抗压强度??表２．８给出了试验所得各组试件的抗压强度值。图２．５给出了?ＥＣＣ抗压强度随龄期变??化曲线图。??５０１??４５：??一４。：?Ｚ??Ｉ３５：?Ｘ??ｇ３°－?ｚ??Ｓ２５：?／??垣?２０－?／??１５－?／??ｍ?，????????????０?５?１０?１５?２０?２５?３０??龄期（ｄ）??图２．５?ＥＣＣ抗压强度随龄期变化曲线图??
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本文编号：2850328