超高韌性水泥基復(fù)合材料高溫性能試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的新材料和新技術(shù)漸漸被應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中。超高韌性水泥基復(fù)合材料(ECC)在常溫下具有出色的拉伸性能、控裂能力以及非線性變形能力，其在土木工程中的應(yīng)用越來越廣。目前，對ECC的研究主要集中在常溫性能方面，對其高溫性能的研究比較欠缺，因此，本文對ECC的高溫性能進(jìn)行試驗(yàn)研究具有重要的意義。
　　通過對ECC試件的高溫試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試件的顏色由青灰色逐漸變紅，且比相同溫度下的普通混凝土更泛紅;試件逐

2、漸疏松、開裂，高溫后其完整性優(yōu)于普通混凝土，300℃后，試件表面的PVA纖維消失不見;高溫條件下，ECC試件不會(huì)爆裂;ECC試件質(zhì)量損失率隨加熱溫度的升高逐漸增大，200℃前的質(zhì)量損失速度最快。
　　通過ECC試件高溫后力學(xué)性能試驗(yàn)，考察了經(jīng)歷不同溫度后ECC立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、彈性模量、單軸拉伸強(qiáng)度、單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的變化。結(jié)果表明:ECC試件在200℃以下呈塑性破壞，300℃以上呈脆性破

3、壞;ECC各項(xiàng)力學(xué)性能隨著溫度升高而降低，單軸拉伸強(qiáng)度約為劈裂強(qiáng)度的1/2。根據(jù)ECC高溫前后各項(xiàng)力學(xué)性能的退化規(guī)律，回歸了ECC高溫后立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、彈性模量、單軸拉伸強(qiáng)度隨溫度變化的公式以及單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€本構(gòu)模型。
　　高溫后微觀結(jié)構(gòu)SEM圖表明，200℃前，ECC的微觀結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)顯著變化;300℃后，PVA纖維完全熔化，基體中形成了額外互相聯(lián)通的孔道;600℃后，C-S-H凝膠因

4、高溫脫水分解而導(dǎo)致微細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化，整塊的C-S-H致密結(jié)構(gòu)開始變少，有大量的裂縫產(chǎn)生。壓汞試驗(yàn)表明，溫度越高，ECC的孔隙結(jié)構(gòu)越粗糙，孔隙率越大。
　　對ECC材料開展相關(guān)的熱物理性能試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:隨著溫度的升高，ECC的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸降低，且下降幅度較大;ECC材料的質(zhì)量比熱容在150℃左右有一個(gè)突變;20～500℃，ECC的熱膨脹介于歐規(guī)的鈣質(zhì)混凝土與硅質(zhì)混凝土的熱膨脹之間，而400～800℃，其熱膨脹不在此界限內(nèi)，比鈣質(zhì)

5、混凝土的熱膨脹要低。回歸了ECC材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、熱膨脹系數(shù)隨溫度變化的公式。ECC的TG-DSC曲線可分為三個(gè)階段，預(yù)示這些階段材料存在明顯物理、化學(xué)反應(yīng)，該方法測得的高溫比熱容曲線與采用HotDisk熱常數(shù)分析儀測得的曲線相差不大。
　　利用有限元軟件ABAQUS，采用順序熱-力耦合方法分析了鋼筋增強(qiáng)ECC約束梁的高溫后受力性能。結(jié)果表明:ABAQUS分析得到的ECC梁高溫下的溫度場與試驗(yàn)結(jié)果符合較好，ECC梁在升溫結(jié)束瞬