【摘 要】
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改善工程材料性能是提高结构抗震能力的一种有效措施。本文通过改良基体材料的配合比,并混杂掺入钢纤维和聚乙烯醇（PVA）纤维,致力于得到高强度、高韧性、抗弯性能好的PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料（PVA-Steel Hybrid Fiber Reinforced Cementitious Composites,PVA-钢HyFRCC）,主要研究内容为:（1）为确定最优纤维混杂比例,设计10组纤维
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改善工程材料性能是提高结构抗震能力的一种有效措施。本文通过改良基体材料的配合比,并混杂掺入钢纤维和聚乙烯醇（PVA）纤维,致力于得到高强度、高韧性、抗弯性能好的PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料（PVA-Steel Hybrid Fiber Reinforced Cementitious Composites,PVA-钢HyFRCC）,主要研究内容为:（1）为确定最优纤维混杂比例,设计10组纤维掺量不同的PVA-钢HyFRCC试验组,研究纤维掺量对PVA-钢HyFRCC工作性能和力学性能的影响。通过轴心受压试验,从试件的破坏形态、峰值应力、峰值应变、抗压韧性几个方面展开剖析。分析得到:当单一PVA纤维和钢纤维的体积掺量均不超过1.5%时,能够保证新拌PVA-钢HyFRCC具有良好工作性能;掺入混杂纤维后水泥基复合材料的破坏特征由脆性转变为延性;单一纤维掺量不超过1.25%时,PVA纤维掺量越大,试件的抗折强度和折压比越高,PVA纤维对试件的抗弯性能贡献大,钢纤维掺量越大,试件的劈裂抗拉强度和拉压比越高,钢纤维对试件的抗拉性能贡献大;两种纤维体积掺量比接近1:1时,试件的工作性能、强度、延性、韧性较好;提出了一种PVA-钢HyFRCC的轴心受压本构模型。（2）为确定最优配合比,设计4组水胶比不同、6组胶凝材料组分不同的PVA-钢HyFRCC试验组,进行工作性能、力学性能试验,主要结论为:水胶比增大,PVA-钢HyFRCC的强度降低;粉煤灰能够改善PVA-钢HyFRCC的工作性能和韧性,但其掺量超过50%后,材料的抗压强度下降明显;PVA-钢HyFRCC的抗折强度可达其抗压强度的1/3～1/4。综合考虑材料性能及工程使用成本,宜选取水胶比为0.25（减水剂掺量0.4%）,粉煤灰掺量在50%左右制备PVA-钢HyFRCC。（3）为评价各组分掺量对PVA-钢HyFRCC各性能影响的显著程度,设计正交试验,对16组硅灰掺量、石英砂掺量、纤维掺量不同的PVA-钢HyFRCC进行流动性能、抗渗性能、立方体抗压、抗折、劈裂抗拉试验。得出了针对不同工作性能、力学性能的情况下,最优的PVA-钢HyFRCC配合比。（4）采用电镜对PVA-钢HyFRCC试样表面进行扫描成像,从微观层面研究混杂纤维的作用机理。主要结论为:PVA-钢HyFRCC的基体材料内部更加密实,比混凝土缺陷少;PVA纤维、钢纤维的混杂,在不同层次、不同尺度的水泥基复合材料基体中充分发挥抑制裂缝开展的作用;两种纤维掺量均为1%时,PVA-钢HyFRCC的峰值应变、等效抗压韧性指数表现出最佳的正混杂效应。
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