纤维水泥砂浆动态力学性能研究

发布时间：2020-07-15 05:32

【摘要】：在水泥砂浆中掺加纤维可以改善材料的脆性,增加其韧性、提高试件的抗拉强度以及抗裂性能。特别是聚丙烯腈纤维由于具有拉伸应变硬化、伸长率大以及在水泥砂浆中分散均匀等优点,应用前景更加广泛。但是单一纤维在某一方面(或者某些方面)存在不足,为了进一步改善其性能,通过在聚丙烯腈纤维中掺加一定量的超高分子量聚乙烯纤维来提高试件的抗冲击性能、韧性以及抗拉强度等力学性能,当前对这两种纤维的混杂研究比较缺乏。本文开展了对混杂纤维的力学性能研究,主要工作是制备四种不同掺量聚丙烯腈纤维试件(0、0.3%、0.4%、0.5%)、四种不同掺量的超高分子量聚乙烯纤维试件(0、0.3%、0.4%、0.5%)以及四种不同掺量混杂纤维试件(0、C0.2%+J0.3%、C0.25%+J0.25%、C0.3%+J0.2%)进行静态压缩、劈裂试验以及采用霍普金森压杆(SHPB)进行动态压缩、劈裂试验,对材料进行力学性能研究,采用连续数字图像采集与分析技术对纤维水泥砂浆试件裂缝的动态走向以及破坏的过程进行实时观察,最后采用有限元软件对混杂纤维的水泥砂浆材料进行数值模拟计算,主要研究结果如下:(1)设计配合比,对不同掺量的纤维水泥砂浆试件进行静态压缩与劈裂试验。在高强度水泥砂浆中聚丙烯腈纤维的掺加对试件的抗压强度会造成一定程度的损失,混杂纤维可以减少基体强度的损失,纤维的掺加可以提高试件的抗拉强度,混杂纤维F3试件可以提高29.74%抗拉强度;从采集的图片,可以清晰看到试件裂缝走向、破坏形式与素水泥砂浆有明显区别,主要是纤维在水泥砂浆中形成错综复杂的网格,改变了力在试件内部的传递路径,提高了基体的韧性。(2)对纤维水泥砂浆试件进行动态压缩、劈裂试验,采用二波法对数据进行处理得到动态压缩、劈裂的应力-应变曲线以及动态劈裂的能量耗散图,对抗压强度、应变、抗拉强度、能量吸收以及破坏形态进行分析,混杂纤维可以明显提高材料的抗冲击性能,提高试件的韧性,混杂纤维F3试件可以提高抗拉强度以及能量吸收分别为:17.76%、60.65%,不同类型的纤维对材料的应变以及能量吸收有不同程度的影响,主要是纤维对水泥砂浆作用的机理不同造成的。(3)通过ANSYS/LS-DYNA软件对混杂纤维水泥砂浆进行数值模拟,采用不同冲击速度对试件进行撞击,获得不同时刻试件的应力云图以及试件破坏历程图,从应力波角度分析试件的破坏形态,试验结果与数值模拟的结果基本吻合。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ177.62
【图文】：

水泥,强型,砂子,外加剂

304.96 7.09 0 304.96 7.09 0 304.96 7.09 0 304.96 7.09 0.2 304.96 7.09 0.25 304.96 7.09 0.3 泥：砂子：水：外加剂=1:1.38:0.4泥公司制造的石井牌 P.O 普通硅强型），如下图 2-1，表 2-2 是水

表 2-2 水泥参数三氧化硫含量氧化镁含量水泥细度 2.12% 0.90% 1.10% 品种出厂标准初凝试件通用水泥 P.O42.5R 2.33（h) 大粒径 2mm，细度模数 2.7，如图 2-2。来水采用上海臣启化工科技有限公司提供 1kg 粉末化学性能稳定，效果好，是一种高性能减水剂高、强度、早强、增强优越，对水泥适应性强塌落度，改善和易性和施工性能。图 2-3 粉末减萘系减水剂参数。

减水剂,液态,浓度,高性能减水剂

物理、化学性能稳定，效果好，是一种高性能减水剂。提高减水率高、强度、早强、增强优越，对水泥适应性强。掺入提高塌落度，改善和易性和施工性能。图 2-3 粉末减水剂 2-4 萘系减水剂参数。图 2-2 河沙

【参考文献】