织物增强混凝土温度稳定性和耐海水腐蚀性能研究

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织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)在过去二十年中获得了广泛的研究。TRC具有高强度,高韧性等优点,可以显著改善水泥基材料低抗拉强度的力学性能。若水泥浆体不能充分浸入纤维束内部,会造成纤维束受力不均匀,外层纤维受力较大而先发生破坏,从而阻碍了纤维强度的充分利用,为提高TRC的整体性能,通常需要对纤维进行处理。因此本文以探究不同纤维处理方式对TRC力学性能和耐久性的影响为目的,进行了一系列的试验研究,获得如下研究成果:采用环氧树脂,硅烷偶联剂,纳米Si O2对碳纤维和玄武岩纤维进行了处理,通过电镜扫描和宏观力学测试发现,纳米二氧化硅浸渍对碳纤维织物增强混凝土性能的改善效果优于玄武岩织物增强混凝土。纳米二氧化硅浸渍对TRC性能的增强作用取决于二氧化硅在纤维丝之间的附着量和纤维丝之间的构成结构。烷偶联剂处理可以增加纤维表面粗糙程度,提高纳米Si O2在纤维表面的附着量。通过单束拉拔试验,研究了不同表面处理方式和温度对碳纤维和玄武岩织物增强混凝土界面性能的影响,试验结果发现,对碳纤维束进行表面处理可以改变其与水泥基界面的拔出破坏模式。采用环氧树脂和硅烷偶联剂与纳米Si O2复合表面处理,均可使破坏模式由纤维束拔出变为部分或全部纤维断裂。浸胶处理的玄武岩破坏模式表现出相同的变化规律。高温会降低纤维束与水泥基界面的粘结性能,其中环氧树脂改性纤维束与水泥基界面的粘结力下降最为显著。在100℃和200℃下纳米Si O2浸渍碳纤维束的界面强度显著高于环氧树脂浸渍。通过三点弯曲试验,进一步探究了不同表面处理方式和温度对碳纤维和玄武岩织物增强混凝土力学性能的影响。结果表明:无论在常温下或高温环境下,环氧树脂浸渍,直接浸渍纳米二氧化硅和硅烷偶联剂与纳米二氧化硅复合处理均能提高碳纤维织物增强混凝土薄板的弯曲性能,但对玄武岩织物增强混凝土而言,只有环氧树脂浸渍处理能明显改善复合材料的抗弯强度和变形能力。直接浸渍纳米二氧化硅和硅烷偶联剂与纳米二氧化硅复合处理的碳纤维织物增强混凝土试件表现出优异的热稳定性。通过加速腐蚀试验,分析了纤维处理对碳纤维和玄武岩织物增强混凝土耐海水腐蚀的影响。试验结果表明:相较于碳纤维织物增强混凝土,玄武岩织物增强混凝土经加速腐蚀后性能劣化更为显著。纤维处理在海水腐蚀条件下仍能起到较为显著的增强增韧作用,环氧树脂涂层对纤维的保护效果随腐蚀龄期的增加而逐渐降低,而两种纳米二氧化硅浸渍对纤维的保护作用较为显著。相对于弯曲强度,老化腐蚀对于极限弯曲应变的降低更为明显。
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