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日本一家公司开发的高强高模聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)纤维K-Ⅱ可乐纶(REC15)应用在很多方面都对基体的韧性有很大的提高,PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA fiber reinforced cementitious composites,简称PVA-FRCCs),是以水泥或以水泥加填料为基本粘结料,或者再加上小粒径细骨料作为基体,再加入体积掺量不大于2%~4%的PVA纤维做增强材料复合制成的建筑用材料。此种材料的特点是具有较高韧性,其拉应变值将近是混凝土的100倍,这种材料本身所具有的应变-硬化特性是实现稳态开裂的结果,也是这种材料独特韧性的来源,由于此种材料饱和多条裂缝宽度较小,低于100μm,以期将此种材料用在水工混凝土结构中,有效地防止结构开裂,极大地提高水工结构的耐久性。本文基于此完成了以下工作: 1.对PVA-FRCCs使用的原材料性能、投料顺序的影响以及搅拌工艺进行了大量的试验,得到既节省时间、又有利于纤维分散、流动性好的配制方法。 2.对PVA-FRCCs圆柱体试件进行单轴抗压试验,得到其抗压应力-应变曲线,其抗压强度不是很高,在16MPa~33MPa,但峰值荷载对应的拉应变比混凝土高3~6倍,极限压应变是混凝土的将近100倍。 3.分别利用外夹式和粘贴式两种方法在1000kN微机控制液压伺服试验机、250kNMTS-NEW上进行无切口和两边切口单轴直接拉伸试验,得到硬化的应力-应变全曲线,极限拉应变最大可达到0.7%甚至更高,并伴随着密集的多条裂缝的出现,裂缝宽度小于100μm,对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析与模拟,建立拉应力的计算公式。 4.进行了与无切口直接拉伸试件同尺寸的单边切口薄板直接拉伸试验,得到硬化的荷载P-裂缝口张开位移(crack mouth opening displacement,简称CMOD)曲线(以下简称P-CMOD曲线),不仅在预制切口端部出现多条裂缝,在远离切口处还有多条微小裂缝出现,且裂缝开裂形式受切口长度的影响,将硬化的P-CMOD曲线分为5部分进行分析,并利用断裂力学的方法计算分析了此种材料不同部分的断裂韧度。 5.利用两种缝高(65mm,50mm)楔入劈拉试验对比分析对比研究了高强混凝土、高强钢纤维混凝土、玻璃纤维增强水泥基复合材料、钢纤维增强水泥基复合材料、PVA-FRCCs的韧性,分析对比它们的P-CMOD曲线的特性,得出PVA纤维增韧效果最好的结论。PVA-FRCCs的起裂荷载可以利用P-CMOD曲线得到,高强混凝土和高强钢纤维混凝土的起裂荷载利用全桥电测法得到,并计算得到临界裂缝扩展长度。 6.与单边切口直接拉伸类似,PVA-FRCCs得到硬化的P-CMOD曲线,在预制缝端乃至远处同样有多条裂缝的出现;PVA-FRCCs开裂后,在硬化段产生了多条微小裂