纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料力学性能研究

发布时间：2017-08-22 03:11

  本文关键词：纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料力学性能研究

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【摘要】：近年来,PVA纤维水泥基复合材料因其较大的延性,较高的韧性及其多缝开裂和应变硬化特性,引起了国内外的广泛关注,众多学者对其开展了大量的研究工作。纳米材料凭着其特有的“纳米效应”,作为一种新材料已在众多领域展现出广阔的应用前景。随着纳米材料研究的深入和制造成本的降低,其应用领域逐渐扩展到建筑材料中。然而,在目前的研究成果中,尚未发现有关掺纳米材料PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能的研究资料。本文通过大量试验研究了纳米粒子和PVA纤维掺量以及石英砂粒径等因素对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料基本力学性能、弯曲韧性评价结果及断裂性能的影响。主要研究内容包括：(1)研究了纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料的配制方法,确定了二十组试验配合比。通过坍落扩展度试验,得出了PVA纤维掺量、纳米粒子掺量及种类、石英砂粒径等对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料工作性影响的规律。(2)以28天为试验龄期,通过立方体抗压强度试验、轴心抗压强度试验、抗折试验后小立方体抗压强度试验,得出了PVA纤维掺量、纳米粒子掺量及种类、石英砂粒径等对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料抗压性能影响的规律。(3)以28天为试验龄期,通过抗折强度试验,得出了PVA纤维掺量、纳米粒子掺量及种类、石英砂粒径等对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料抗折性能影响的规律。(4)以28天为试验龄期,通过尺寸为100mm×100mm×400mm小梁试件的三分点加载弯曲试验,采用《钢纤维混凝土》中弯曲韧性的评价方法对试验结果进行分析,得出了PVA纤维对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料弯曲韧性影响的规律。(5)以28天为试验龄期,通过尺寸为100mm×100mm×400mm预切口小梁试件的三点弯曲试验,研究了纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料的断裂性能,并以有效裂缝长度、起裂韧度、失稳韧度、断裂能等为评价指标,得出了PVA纤维、纳米粒子掺量及种类、石英砂粒径等对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料断裂性能影响的规律。
【关键词】：水泥基复合材料 PVA纤维 纳米粒子 力学性能 弯曲韧性 断裂性能
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 PVA纤维材料在水泥基材料中应用国内外研究现状13-16
• 1.3 纳米材料在水泥基材料中应用国内外研究现状16-17
• 1.4 本文研究内容17-19
• 2 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料的制备19-27
• 2.1 试验所用原材料19-22
• 2.1.1 水泥19
• 2.1.2 粉煤灰19-20
• 2.1.3 PVA纤维20
• 2.1.4 石英砂20
• 2.1.5 纳米SiO_220-21
• 2.1.6 纳米CaCO_321
• 2.1.7 减水剂21-22
• 2.1.8 自来水22
• 2.2 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料试验配合比设计22-24
• 2.2.1 配合比设计22-24
• 2.2.2 试验内容24
• 2.3 试件制备24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料工作性27-33
• 3.1 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料工作性测定27-28
• 3.2 PVA纤维掺量对水泥基复合材料工作性的影响28-30
• 3.3 纳米粒子对PVA纤维水泥基复合材料工作性的影响30-31
• 3.4 石英砂粒径对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料工作性的影响31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料基本力学性能33-51
• 4.1 抗压性能试验研究33-43
• 4.1.1 引言33
• 4.1.2 试验概况33-36
• 4.1.3 PVA纤维掺量对水泥基复合材料抗压性能的影响36-40
• 4.1.4 纳米粒子掺量对PVA纤维水泥基复合材料抗压性能影响40-42
• 4.1.5 石英砂粒径对纳米粒子PVA水泥基复合材料抗压性能的影响42-43
• 4.2 抗折性能试验研究43-50
• 4.2.1 抗折试验方法43-44
• 4.2.2 PVA纤维掺量对水泥基复合材料抗折性能的影响44-47
• 4.2.3 纳米粒子对PVA纤维水泥基复合材料抗折性能的影响47-49
• 4.2.4 石英砂粒径对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料抗折性能的影响49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 5 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料弯曲韧性研究51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 试验概况51-53
• 5.3 弯曲韧性评价方法53-54
• 5.4 弯曲韧性评价结果54-59
• 5.4.1 弯曲破坏曲线特点54-56
• 5.4.2 弯曲韧性评价结果及分析56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 6 纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料断裂性能60-86
• 6.1 试验方法60-63
• 6.1.1 三点弯曲梁试件制作60-61
• 6.1.2 试验装置61-63
• 6.1.3 试验过程63
• 6.2 断裂模型63-64
• 6.3 双K断裂参数的确定64-66
• 6.3.1 临界有效裂缝长度a_c64-65
• 6.3.2 失稳韧度K_(IC)~S计算65
• 6.3.3 起裂韧度K_(IC)~Q计算65-66
• 6.4 断裂韧度结果及分析66-74
• 6.4.1 PVA纤维掺量对水泥基复合材料断裂韧度的影响66-70
• 6.4.2 纳米粒子掺量对PVA纤维水泥基复合材料断裂韧度的影响70-72
• 6.4.3 石英砂粒径对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料断裂韧度的影响72-74
• 6.5 断裂能结果及分析74-84
• 6.5.1 断裂能计算74-75
• 6.5.2 PVA纤维掺量对水泥基复合材料断裂能的影响75-80
• 6.5.3 纳米粒子掺量对PVA纤维水泥基复合材料断裂能的影响80-83
• 6.5.4 石英砂粒径对纳米粒子PVA纤维水泥基复合材料断裂能的影响83-84
• 6.6 本章小结84-86
• 7 结论与展望86-89
• 7.1 本文主要研究结论86-87
• 7.2 进一步的研究展望87-89
• 参考文献89-93
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果93-94
• 致谢94

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本文编号：716704