PVA纤维水泥基复合材料（PVA-ECC）拉伸和弯曲性能试验研究

发布时间：2017-07-16 11:34

  本文关键词：PVA纤维水泥基复合材料（PVA-ECC）拉伸和弯曲性能试验研究

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【摘要】：PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)基于微观力学原理指导下,通过对纤维、基体以及纤维与基体的界面关系的优化设计而得到。PVA-ECC在单轴拉伸荷载作用下,其拉伸应变在3%以上,具有明显的应变硬化和多缝开裂特性,裂缝宽度在100μm以内,实现了裂缝无害化。单轴拉伸试验是检验PVA-ECC是否具有应变硬化性能最为直接的方法。薄板四点弯曲试验是展示PVA-ECC是否具有超高韧性最为直观的试验方法。通过上述两种试验方法,对PVA-ECC高韧性的影响因素进行了研究,并研究了PVA-ECC的开裂形态,对PVA-ECC的弯曲韧性作出评价。其一,通过单轴拉伸试验,研究了养护方式、粉煤灰掺量、水胶比、龄期和纤维掺量对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响,研究结果表明:(1)W养护的PVA-ECC试件具有较高的拉伸应变和极限强度,但其裂缝数量少,裂缝宽度较大;WA的PVA-ECC表现出较好的拉伸性能,极限应变在4%以上,试件出现细密的多裂缝特征。(2)粉煤灰掺量为70%的PVA-ECC试件表现出高强度和高延性,且表现出多缝开裂特征,具有优异的裂缝控制能力。(3)水胶比为0.22和0.24的PVA-ECC都表现出良好的应变硬化性能,水胶比为0.22的PVA-ECC初裂强度较水胶比为0.24的高,极限拉应变和极限抗拉强度基本相同,但水胶比为0.22的PVA-ECC表现出更优越的裂缝控制能力。(4)随着龄期的延长,PVA-ECC的单轴拉伸性能逐渐提高,尤其龄期为56d时,PVA-ECC在初裂强度、极限强度、极限应变以及裂缝控制能力上达到最优。(5)随着纤维掺量的增加,PVA-ECC的拉伸性能逐渐提高,在纤维掺量为2%时,其拉伸性能表现最为优越和稳定,表现出较高的拉伸应变。其二,通过薄板四点弯曲试验,研究了养护方式、粉煤灰掺量、水胶比、龄期和纤维掺量对PVA-ECC弯曲性能的影响,研究结果表明:(1)W和WM养护的PVA-ECC试件具有较高的极限跨中挠度和极限弯拉强度,二者表现出相似的弯曲性能,但后者裂缝宽度更大;WA养护的PVA-ECC的极限跨中挠度和极限弯拉强度有一定程度的降低;三者能量吸收能力和弯曲韧性指数同样较高。(2)粉煤灰掺量为60%和70%的PVA-ECC试件表现出了很高的极限弯拉强度,但其极限跨中挠度在20mm以内;粉煤灰掺量为80%的PVA-ECC极限弯拉强度有所降低,但其表现出良好的弯曲性能和韧性指数。(3)水胶比为0.22和0.24的PVA-ECC都表现出良好的弯曲性能,二者极限弯拉强度近似相同,而水胶比为0.24的PVA-ECC的弯曲变形能力优于水胶比为0.22的PVA-ECC,同时,水胶比的增加,弯曲韧性指数相应增大。(4)随着龄期的延长,PVA-ECC的弯曲性能表现为极限强度增大,变形有所降低,但其弯曲韧性指数趋于稳定。(5)随着纤维掺量的增加,PVA-ECC的弯曲性能逐渐提高,在纤维掺量为2%时,其弯曲性能最为优越,表现出较高的弯曲韧性指数。
【关键词】：PVA纤维 PVA-ECC 单轴拉伸 弯曲性能 裂缝形态
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题背景与意义10-11
• 1.2 聚乙烯醇纤维水泥基复合材料综述11-12
• 1.2.1 聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的发展11-12
• 1.2.2 聚乙烯醇纤维的特性12
• 1.3 PVA纤维水泥基复合材料基本力学性能研究现状12-16
• 1.3.1 PVA-ECC单轴拉伸性能12-14
• 1.3.2 PVA-ECC轴心受压性能14
• 1.3.3 PVA-ECC弯曲性能14-16
• 1.3.4 PVA-ECC剪切性能16
• 1.4 PVA纤维水泥基复合材料工程应用16-19
• 1.4.1 PVA-ECC在高层建筑结构中连梁的应用16-17
• 1.4.2 PVA-ECC桥梁结构中的应用17-18
• 1.4.3 PVA-ECC在结构维修加固中的应用18-19
• 1.5 本文研究的主要内容19-21
• 第二章 试验设计21-30
• 2.1 前言21
• 2.2 试件设计21-26
• 2.2.1 试验材料21-23
• 2.2.2 试件制作23-26
• 2.3 试验方法26-30
• 2.3.1 单轴拉伸试验方法26-28
• 2.3.2 薄板四点弯曲试验方法28-30
• 第三章 PVA-ECC单轴拉伸性能试验研究30-54
• 3.1 养护方式对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响30-33
• 3.1.1 试验配合比及养护方式30
• 3.1.2 试验内容30-31
• 3.1.3 试验结果与分析31-33
• 3.2 粉煤灰掺量对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响33-39
• 3.2.1 试验配合比34
• 3.2.2 试验内容34
• 3.2.3 试验结果与分析34-39
• 3.3 水胶比对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响39-43
• 3.3.1 试验配合比39
• 3.3.2 试验内容39-40
• 3.3.3 试验结果及分析40-43
• 3.4 龄期对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响43-49
• 3.4.1 试验配合比43
• 3.4.2 试验内容43-44
• 3.4.3 试验结果及分析44-49
• 3.5 纤维体积掺量对PVA-ECC单轴拉伸性能的影响49-52
• 3.5.1 试验配合比49-50
• 3.5.2 试验内容50
• 3.5.3 试验结果及分析50-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 PVA-ECC薄板四点弯曲试验研究54-68
• 4.1 前言54
• 4.2 养护方式对PVA-ECC弯曲性能的影响54-58
• 4.2.1 试验配合比54-55
• 4.2.2 试验内容55
• 4.2.3 试验结果及分析55-58
• 4.3 粉煤灰掺量对PVA-ECC弯曲性能的影响58-60
• 4.3.1 试验配合比58-59
• 4.3.2 试验内容59
• 4.3.3 试验结果及分析59-60
• 4.4 水胶比对PVA-ECC弯曲性能的影响60-62
• 4.4.1 试验配合比60-61
• 4.4.2 试验内容61
• 4.4.3 试验结果及分析61-62
• 4.5 龄期对PVA-ECC弯曲性能的影响62-64
• 4.5.1 试验配合比62-63
• 4.5.2 试验内容63
• 4.5.3 试验结果及分析63-64
• 4.6 纤维体积掺量对PVA-ECC弯曲性能的影响64-67
• 4.6.1 试验配合比64-65
• 4.6.2 试验内容65
• 4.6.3 试验结果及分析65-67
• 4.7 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 结论68-69
• 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 作者简介75-76
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果76

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本文编号：548521