水泥基復(fù)合材料界面區(qū)的力學(xué)性能試驗研究.pdf

1、水泥基材料作為典型的多相非均質(zhì)材料，其微觀各組成相的結(jié)構(gòu)特征對宏觀性能起到?jīng)Q定性作用，界面過渡區(qū)（Interface Transition Zone-ITZ）的厚度僅為數(shù)十微米左右，其性能比基體弱，是復(fù)合材料中的薄弱區(qū)域。本文在不同的水膠比下研究硅灰替代不同水泥摻量對水泥基復(fù)合材料抗壓強度的影響，并利用納米壓痕技術(shù)，測試骨料和纖維及其鄰近區(qū)域的硬度值和彈性模量，研究骨料、纖維界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)及微力學(xué)性質(zhì)。同時采用環(huán)境掃描電子顯微鏡（En

2、vironmental scanning electron microscopy–ESEM）微觀測試技術(shù)及背散射圖像灰度統(tǒng)計分析，觀測硅灰替代水泥摻量和水膠比變化對界面區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)、內(nèi)部產(chǎn)物、界面層的特征以及界面層強化的影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴隨著硅灰摻量的增加，試件抗壓強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；隨著水膠比的增長，抗壓強度逐漸降低；硅灰摻量較高時，養(yǎng)護時間的延長有助于后期強度的提高。本試驗條件下，硅灰替代量為10％

3、、水膠比為0.18時，試件的抗壓強度最高。⑵納米壓痕試驗觀測到在本試驗配比下，界面過渡區(qū)厚度約在20um-60um范圍內(nèi)變化。水膠比一定時，隨著硅灰替代量的增加，界面區(qū)的的彈性模量值和壓痕硬度值逐漸升高后下降，與基體界面過渡區(qū)的差值越來越小，當硅灰摻量達到30%時，界面過渡區(qū)不明顯；硅灰摻量一定時，水膠比增大，界面區(qū)的彈模值及硬度值逐漸降低,界面區(qū)厚度增加。⑶掃描電鏡試驗形貌圖(SEM)及背散射（Back scattering-BSE）

4、圖像灰度分析發(fā)現(xiàn)：水膠比一定時，隨著硅灰摻量的提高，界面區(qū)的大孔及連通孔減少，細小孔洞增多，孔隙率上升，氫氧化鈣（簡稱 CH）晶體體積下降且數(shù)量遞減，未水化水泥顆粒數(shù)量及平均灰度值下降，水化硅酸鈣（簡稱 C-S-H）凝膠體增多，裂紋的數(shù)量及擴展范圍下降，界面區(qū)結(jié)構(gòu)變得相對致密；硅灰摻量一定時，水膠比的增長導(dǎo)致界面及水泥漿體部分的孔洞逐漸增多增大，孔隙率上升，未水化水泥顆粒減少，平均灰度值下降， CH晶體數(shù)量增多，界面結(jié)構(gòu)相對疏松；背散射