應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料單軸拉伸性能及其溫度影響規(guī)律研究.pdf

1、在應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料(Strain Hardening Cement-based Composite，SHCC)的研究過程中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)單軸拉伸試驗(yàn)是檢驗(yàn)SHCC能否表現(xiàn)出準(zhǔn)應(yīng)變硬化特性最直接可靠的方法，某些纖維材料在彎曲或其他力的作用下能夠出現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象，但在單軸拉伸作用力下仍表現(xiàn)出了應(yīng)變軟化，而且單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線是SHCC的特征曲線?；谶@一基礎(chǔ)，本文針對(duì)應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料在不同的原材料選擇、不同配比、不同齡期以及不同

2、高溫、凍融損傷下的單軸拉伸性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究;同時(shí)對(duì)SHCC在不同條件下的裂縫控制能力這一新課題展開了深入的研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)SHCC材料中摻入粉煤灰可以有效改善纖維與基體接觸面的特性，減弱纖維與基體間的界面黏結(jié)力，進(jìn)而在一定范圍內(nèi)增強(qiáng)了SHCC的應(yīng)變硬化特性。本文選擇了Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)粉煤灰兩組對(duì)比材料，并對(duì)SHCC單軸拉伸性能的影響進(jìn)行了測定。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是從強(qiáng)度上還是從應(yīng)變硬化性能上，Ⅰ級(jí)粉煤灰都比Ⅱ級(jí)粉煤灰要好

3、很多。
　　(2)從所用細(xì)骨料來看，除了少數(shù)人選用的是普通河砂之外，多數(shù)科研團(tuán)隊(duì)還是參考國外選用了石英砂。所以砂子不同種類、粒徑對(duì)SHCC單軸拉伸性能的影響是目前需要研究的問題。通過對(duì)普通河砂、不同粒徑石英砂對(duì)SHCC單軸拉伸性能及裂縫寬度的影響進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果表明石英砂無論是在提高強(qiáng)度上還是在控制裂縫能力上都優(yōu)于普通河砂，而且石英砂粒徑越小這一效果越明顯。
　　(3)硅灰的摻入可以有效提高SHCC材料的強(qiáng)度，但對(duì)其應(yīng)

4、變硬化特性及裂縫控制能力的影響是需要研究的課題。通過對(duì)不同硅灰摻量的三組試件進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)及不同應(yīng)變下的裂縫開展情況進(jìn)行觀測并運(yùn)用image pro-plus軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。結(jié)果表明，硅灰的摻入可以大大提高材料的拉伸強(qiáng)度，且對(duì)材料的應(yīng)變能力影響不大，但對(duì)材料的裂縫控制能力產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響。在工程實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)裂縫控制能力或強(qiáng)度的要求對(duì)材料配比進(jìn)行選擇。
　　(4)通過試驗(yàn)研究了SHCC（最大粒徑為0.3mm石英

5、砂配比）在3d、7d、14d、28d四個(gè)齡期下單軸拉伸性能。結(jié)果表明，SHCC試件的初裂強(qiáng)度隨齡期的延長逐漸增大，而其韌性受強(qiáng)度的影響隨齡期延長逐漸減小。
　　(5)高溫作用可以促進(jìn)基體中的各項(xiàng)水化反應(yīng)，使得試件的強(qiáng)度顯著提高，但高溫對(duì)材料的應(yīng)變硬化性能及裂縫控制能力有何影響是本課題需要研究的內(nèi)容。通過對(duì)不同配比的三組試件在高溫（20-200℃范圍內(nèi)多個(gè)溫度）損傷下的單軸拉伸性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明石英砂配比材料對(duì)溫度的敏感性較強(qiáng)

6、，隨著溫度的升高初裂強(qiáng)度大幅度上升。而另外兩組配比試件在高溫作用下應(yīng)力、應(yīng)變的變化與上組試件的變化趨勢基本相同，但幅度有所減小。通過對(duì)石英砂組試件在20℃、50℃、80℃、100℃四個(gè)溫度在不同應(yīng)變狀態(tài)下的裂縫控制情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明四個(gè)溫度下的試件在極限狀態(tài)下其平均裂縫寬度仍能夠控制在80μm以內(nèi)。
　　(6)研究了SHCC（細(xì)骨料為最大粒徑0.3mm的石普通河砂）試件在0、50、100、150、200、300次凍融循環(huán)損傷