纤维增强尾矿砂水泥基复合材料自愈合性能研究

发布时间：2020-03-18 09:20

【摘要】：自愈合是指水泥基材料损伤部位暴露出的未水化或水化不充分的胶凝材料二次水化反应使得裂缝弥合的现象。利用自愈合原理对水泥基材料的损伤进行修复比人工修复具有很多优点,但目前的研究仍处在探索阶段。本研究以新型的绿色延性水泥基材料(GTCC)为研究对象,采用自愈合理论与自愈合试验相结合的方法,开展了GTCC的自愈合性能研究。研究中考虑了损伤龄期、自愈合龄期和养护环境等因素的影响,基于强度指标、超声波波速和共振频率等特征参数的检测技术,运用强度恢复评价法以及基于损伤理论建立的损伤自愈合评价方法,分析了GTCC的自愈合性能及自愈合演化规律。主要研究内容和结论如下:基于强度恢复法对GTCC的自愈合性能开展研究。采用立方体抗压试验,对试样进行预裂损伤、自愈合养护,使用强度来表征试件的自愈合情况,讨论了试件在损伤龄期、自愈合龄期、养护环境和干湿循环养护周期等因素对GTCC自愈合性能的影响。试件的损伤龄期对GTCC自愈合性能影响显著,损伤龄期越早自愈合性能越好;自愈合性能随着自愈合龄期的延长而提升,但后期的提升效果相对不明显;干湿循环养护和水中养护的自愈合性能较干燥空气中养护明显更高,干湿循环养护下的自愈合性能提升主要出现在前21个周期之内。基于超声检测和共振频率检测技术对GTCC的自愈合性能开展研究。运用超声波检测和共振频率检测技术,分别提取了GTCC试件的损伤特征参数,并引入损伤因子和自愈合损伤恢复率分别对损伤试件的损伤状态和自愈合效果进行表征,定量描述了GTCC损伤自愈合性能。使用超声波检测,损伤龄期越早,自愈合性能越好,7d损伤龄期自愈合性能提升最明显;自愈合龄期越长,自愈合性能越好,养护90d自愈合性能接近完全恢复;自愈合性能在水中养护最好,干湿循环次之,干燥空气中则不明显。使用共振频率测试,损伤龄期越早,自愈合性能提升越明显,7d接近完全恢复;自愈合性能随自愈合龄期的延长而提升,提升主要发生在60d之前;水中和干湿循环自愈合性能提升明显,空气中则不明显;在水中和干湿循环养护自愈合性能的提升在14周期和28周期之前,干燥空气中提升不明显;两种测试方法能对自愈合性能做出较为一致的评价,可以互补使用。结合损伤理论和超声检测技术,建立了GTCC损伤演化模型,该模型能够更合理的对材料的自愈合进行评价;损伤自愈合的过程分为3个阶段,自愈合的发生主要在前期和中期;损伤演变过程与受损试件的二次水化反应密切相关;模型合理并准确地描述了损伤恢复率和自愈合龄期之间的变化关系。
【图文】：

试验用仪器设备

图 3.3 出现微裂缝的试件Fig. 3.3 Specimens with microcracks图 3.4 对试件进行单轴抗压试验Fig. 3.4 Uniaxial compressive test on the specime这可能是因为，随着自愈合龄期的增加，GTCC 基体的水化作用更加充分，这使基体与纤维之间的粘结力得到了很大的提高，也提高了纤维的桥接强度，并且提升材料的最终强度。而达到一定的自愈合龄期后，GTCC 试件的自愈合效果与前一阶相比不是特别的明显，原因可能是 GTCC 试件中未水化的水泥颗粒在前面一阶段龄，已经与养护水中的水分充分发生了水化反应，，但是随着养护时间的增长，损伤试中未水化的水泥颗粒越来越少，所以自愈合效果提升没有之前明显。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ172.1;TB33

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本文编号：2588548