分層纖維增強水泥基材料的制備及彎曲性能試驗研究.pdf

1、纖維增強水泥基材料是一種新型的水泥基復合材料，其抗拉強度高，抗裂性能好，克服了普通水泥基材料脆性破壞的缺點，使其在土木工程領域得到廣泛的研究與應用。但是纖維種類眾多，不同纖維的性質不同，對水泥基體的增強和提高效果有較大的差異，其中高彈模纖維對水泥基的增強效果較為明顯，而低彈模纖維對水泥基的增韌和阻裂作用明顯。因此，一種纖維增強水泥基復合材料的增強效果會相對單一，高-低彈模混雜纖維增強水泥基材料相較于單一纖維增強水泥基材料有較大改善，對材

2、料的強度、韌性和裂縫控制能力等方面均有一定的提高。但不同纖維對水泥基體的成分和配比要求不同，將不同種類的纖維直接混雜可能會影響各纖維的效果。鑒于此，本課題通過分析不同纖維增強水泥基材料的優(yōu)缺點，采用分層澆筑的方式將 PVA纖維和鋼纖維增強水泥基材料復合在一起，形成了分層纖維增強水泥基復合材料，使各纖維增強水泥基材料能夠協同工作，實現性能優(yōu)勢互補。本文重點對分層纖維增強水泥基材料的抗彎性能進行了研究，并與普通的 PVA纖維增強水泥基材料、

3、鋼纖維增強水泥基材料、混雜纖維增強水泥基材料、層布式混雜纖維增強水泥基材料在性能及成本等方面做了比較。
　　通過研究獲得了如下成果：
　　（1）為獲得性能優(yōu)異的 PVA纖維增強水泥基材料，研究了纖維長度和水泥強度等級對 PVA纖維增強水泥基材料拉伸性能的影響。研究表明：PVA纖維長度和水泥強度等級對PVA纖維增強水泥基材料性能的影響具有相關性，兩者共同發(fā)揮作用，只有當 PVA纖維和水泥強度匹配時，才能獲得應變硬化性能較好的P

4、VA纖維增強水泥基材料。
　?。?）對比 PVA纖維增強水泥基材料和鋼纖維增強水泥基材料的基本性能發(fā)現，PVA纖維增強水泥基材料延性極好，具有應變硬化和多縫開裂的特點，但其抗壓強度較差。鋼纖維增強水泥基材料的抗壓、抗拉、抗彎強度高，但其延性與PVA纖維增強水泥基材料相比較差，拉伸試驗下裂縫數量少且表現為應變軟化。
　?。?）提出了分層纖維增強水泥基材料的制作過程，并通過四點彎曲試驗研究了材料層厚度和荷載作用位置對分層纖維增強

5、水泥基材料抗彎性能的影響。研究表明：加載位置對分層纖維增強水泥基材料的抗彎性能具有重要的影響，當跨中荷載作用點位于鋼纖維增強水泥基材料層，P V A纖維增強水泥基材料受拉，鋼纖維增強水泥基材料受壓時，可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點，使兩種材料在材料層次和結構層次上協調作用，實現性能的優(yōu)勢互補，使復合材料不僅具有很好的延性，而且強度高。對比不同材料層厚度發(fā)現，在一定范圍內，鋼纖維增強水泥基材料層越厚，其強度越高，PVA纖維增強水泥基材料層越厚