论文部分内容阅读
纤维增强聚合物水泥基复合材料是一种将精细混凝土基材与高性能的纤维以及聚合物乳液结合起来的新型水泥基复合材料,能够显著改善普通水泥基材料的脆性特点,其强度、韧性、抗拉能力、抗弯能力和抗裂性能都明显优于普通水泥基材料。而目前,纤维增强聚合物水泥基复合材料尚未得到推广和大量使用于实际工程中,其中一个重要的因素便是其所使用的纤维的制作成本。虽然纤维增强聚合物水泥基复合材料的性能卓越,但相对的,其造价昂贵并不能被广泛地使用。鉴于此,本文将采用两种PVA纤维--大直径日本PVA纤维(B-PVA)和小直径国产PVA纤维(S-PVA),B-PVA纤维能显著提升复合水泥基板材的力学性能,但由于其昂贵的价格并不能得到广泛的应用,而S-PVA纤维虽然提升效果相对并不显著,但由于其低廉的价格有希望运用于将来的建筑结构中。本文以S-PVA和B-PVA的体积含量以及聚合物丁苯乳液的含量为变量进行了抗压实验、拉伸试验和三点弯曲试验,试图通过油剂处理表面后的S-PVA纤维与钢纤维混杂并与丁苯乳液协同作用后,缩小S-PVA纤维试件与B-PVA纤维试件的力学性能上的差距。探讨了PVA类型、PVA体积掺量以及丁苯乳液含量对于含有钢纤维的水泥基板强度、延性、韧性、裂缝模式等力学行为的影响。发现丁苯乳液的加入将大大降低试块的抗压强度,PVA纤维的加入也存在降低抗压强度的现象但不很明显,而钢纤维的加入能够提升试块的抗压强度。通过研究获得了如下成果:水泥基板的三点弯曲试验表明:S-PVA纤维对水泥基板的开裂强度提升有限:当纤维体积含量超过1.2%后,水泥基板的开裂强度不再随着纤维体积含量的增加而增加,而对于极限强度并没有明显的作用。随着S-PVA纤维体积含量增加,水泥基板的延性、裂缝数和韧性呈现先增大后减小的趋势。B-PVA纤维对水泥基板的开裂强度和极限强度有一定帮助。随着B-PVA纤维体积含量增加,水泥基板的延性、裂缝数和韧性也呈现先增大后减小的趋势。丁苯乳液不仅对于水泥基板的强度有较大的提升,在与PVA纤维、钢纤维共同作用下,还对水泥基板的延性和韧性有较大帮助。水泥基板的单轴拉伸试验表明:丁苯乳液含量较低且不变的情况下,水泥基板的开裂应力、极限应力和极限应变因为S-PVA纤维的加入而有所改善,但极限应力随S-PVA纤维体积含量的增加而增长的幅度较小。B-PVA纤维表现出与S-PVA纤维类似的规律。丁苯乳液在增加水泥基板拉伸强度的同时,由于与PVA纤维的协同作用,同样也增加了水泥基板的极限应变,很大程度上改善了水泥基板的开裂模式。S-PVA纤维与B-PVA纤维水泥基板的对比表明:在加入适量的丁苯乳液和钢纤维的帮助下,氨基硅油处理后S-PVA纤维的试件的弯曲和拉伸性能与B-PVA纤维试件总体相差不大,得到了一种能够兼顾强度、延性、韧性以及成本的实用的纤维增强聚合物水泥基复合材料。