聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在长期浸泡作用下抗硫酸盐侵蚀性能_刘曙光

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聚乙烯醇纤维增强水泥基套筒灌浆料的性能研究

摘要：普通水泥基套筒灌浆材料虽强度较高，但脆性大，在拉伸过程中易产生爆裂。为提高钢筋灌浆料的韧性．制备了新型聚乙
烯醇纤维增强水泥基套筒灌浆料。试验研究了聚乙烯醇纤维掺量对灌浆料流动度、抗压强度、抗折强度以及压折比的影响，并配套不
锈钢钢筋灌浆连接短套筒进行拉伸试验。结果表明：随着聚乙烯醇纤维掺量的增加，灌浆料的流动度下降，抗压强度变化不明显，抗
收稿日期：２０１８—０１—２６：修订日期：２０１８￣３—２３作者简介：朱清华，男，１９８５年生，河南商丘人，硕士，工程师。地址：北京市海淀区西土城路３３号，Ｅ—ｍａｉｌ：４５５９３９８６４＠ｑｑ．ｃｏｍ。
１试验
１．１材料
·２６· 新型建筑材料２０１８．１０
朱清华，等：聚乙烯醇纤维增强水泥基套筒灌浆料的性能研究
高强为特点，２８ｄ抗压强度高达８５ＭＰａ以上，甚至有些会达
本文针对不同聚乙烯醇纤维掺量下灌浆料的流动度、抗
压强度、抗折强度、压折比以及锚固不锈钢钢筋等性能进行研
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２０１５ＡＡ０３ＡＳ０２）究，所得结果可为不锈钢钢筋灌浆短套筒的应用提供参考。
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聚乙烯醇纤维增强水泥基套筒灌浆料酌牲能研究
朱清华ｌ－，郝敏－一，郝志强．一，王爱军 ·－一，谢松１，２
（１．中冶建筑研究总院有限公司，北京１０００￣；２．北京思达建茂科技发展有限公司，北京１ｏ２２０６）

聚乙烯醇对水泥基复合材料的性能研究

聚乙烯醇对水泥基复合材料的性能研究刘俊茹【摘要】本文主要研究了加入不同份数的聚乙烯醇对水泥基复合材料体积电阻率、力学性能和耐久性能的影响.【期刊名称】《四川水泥》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】1页(P5)【关键词】聚乙烯醇;水泥基复合材料;电阻率;力学性能;耐久性【作者】刘俊茹【作者单位】西安思源学院城市建设学院陕西西安 710038【正文语种】中文【中图分类】TQ172以水溶性聚合物作为水泥的改性剂，可以改善水泥的结构，实现减水、调凝、增强及增韧水泥的目的。

聚乙烯醇(PVA)能溶于含羟基的极性溶液中，易转变成凝胶，不溶于几乎所有的非极性溶剂，水是其最好的溶剂，且它的水溶液含水量高、强度高、毒性小、生物相容性好。

PVA 的性质主要由它的分子量和醇解度来决定，分子量越大，水溶性越差，水溶液粘度大，成膜性能好。

PVA 具有较佳的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、胶体保护性、气体阻绝性、耐磨性。

在水泥中加入不同质量分数的PVA，并按照加水量36.4%加水，分别测试其性能。

PVA 掺量对水泥基复合材料体积电阻率的影响分别按质量分数1%、2%、4%、8%加入PVA，测量其 7 天、28 天体积电阻率结果见图1所示。

由图1可知：随着PVA 掺量的增加，PVA水泥复合材料的7 天、28 天体积电阻率逐渐上升。

其中，7 天体积电阻率从未加 PVA 时的3.95×108Ω·cm 提高到 8%PVA 掺量时的14.42×108Ω·cm； 28 天体积电阻率从未加 PVA 时的4.13×108Ω·cm 提高到8%PVA 掺量时的66.54×108Ω·cm，电阻率提高了 15 倍以上。

该结果的原因在于 PVA 分子链能和水泥水化产物(如铝酸钙)结合形成界面层，最终形成聚合物和水泥水化物相互交织、相互贯穿的复合体结构，从而细化孔结构减弱孔液互相连通，使材料微结构更趋致密，电阻率提高。

ECC-混凝土控裂功能材料力学性能的试验研究

ECC-混凝土控裂功能材料力学性能的试验研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是在水泥砂浆中掺入一定量的聚乙烯醇纤维而制成的一种复合材料,它具有比较高的抗弯和抗拉强度、极限延伸率,较大的抗裂性能、抗变形性能、抗冲击性、耐磨性、抗渗性和较高的疲劳强度等优点。

在工程中应用PVA-ECC这种材料可以有效地提高工程的耐久性。

借鉴已有的ECC研究成果以及课题组相关的研究成果,本论文进一步探索采用国产PVA纤维制备PVA-ECC的最优配合比,并在普通混凝土材料的基础上,引入功能梯度材料的设计原理,将ECC布置在混凝土构件的受拉区以替代该区域的部分混凝土,形成一种由普通混凝土和ECC结合而成的复合材料。

在ECC和混凝土材料的界面结合区,两种材料相互渗透,在一定厚度范围内形成了 ECC-混凝土控裂功能梯度材料。

为了更好地分析采用这种由ECC-混凝土复合材料制成的构件(或结构)的受力性能,有必要研究ECC和混凝土界面结合区域的ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能。

本文通过试验研究确定了国产PVA-ECC材料的最佳配合比,并针对ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能开展了试验和理论研究。

本文所做研究工作如下:(1)通过立方体抗压和四点弯曲试验研究PVA-ECC 的力学性能,两种试验各制备了27组试件。

分析试验结果,确定国产PVA-ECC材料的最佳配合比。

针对PVA-ECC最佳配合比的材料,由该材料的跨中挠度推导得到它的拉伸应变计算值,采用已有的拉伸应变试验值验证了 PVA-ECC材料的跨中挠度与拉伸应变之间的关系式。

(2)通过立方体抗压试验和劈裂抗拉试验分别研究ECC-混凝土控裂功能材料在受压和受拉时的力学性能。

两种试验各自制备了 36组试件,其中30组试件采用国产PVA纤维,6组试件作为对照组采用日本PVA纤维。

通过试验数据线性拟合,确定了 ECC-混凝土控裂功能材料立方体抗压强度与单轴抗压强度的比值随ECC厚度变化的关系。

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

中图分类号：ＴＵ５２８．５７２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００ — ４６３７（２０１３）１１ — ４８ — ０４
０
前言
价值。
１试验设计
聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（ＰＶＡ— ＥＣＣ）是一种新型复合材料，该材料以水泥或水泥加填料，再掺加小粒径细骨料作为基体，用ＰＶＡ纤维作增强材料，具有高韧性、高抗拉强度、高抗断裂能力，不易开裂等特点．且具有应变硬化特性和很大的延展性ｆｌ－２］，将其用于机场道面的修补与补强可以有效弥补普通混凝土的不足，延长机场道面使用寿
水泥基体中起到了很好的增韧效果。
关键词：聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料；抗压强度：抗折强度
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｓＷｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｐｒｉｓｍｓｐｅｃｉｍｅｎｓｏｆＰＶＡｉｆｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｉａｒｌｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｈａｌｆｏｆｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆＰＶＡｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｈａｓａｎｏｂｖｉｏｕｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｂｕｔｔｈｅｃｏｎ— ｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｌｉｇｈｔｌｙｉｆｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅ．Ｔｈｅｆｉｂｅｒｓｉｎｔｈｅｃｅｍｅｎｔｍａｔｉｒｘｐｌａｙａｔｏｕｇｈｅｎ —

聚乙烯醇纤维用于增强水泥

第三期信息动态- 43 -日本精线公司独创的不锈钢纤维由于综合使镍和钛合金化的固相扩散法的两个独自开发技术的镍钛合金纤维成功首先制作镍和钛的配合比约的镍钛包覆1:1线的集束单线的集束轴心线或两次集束轴心线的温度热处理然后得到球棒尖状的镍钛合金纤维具有抗拉强度约为对轴方向因此可能作为织80%布的用途和尼龙该公司已经使该镍钛合金纤维作为办公自动化机器等的特殊用途材料样品交货确定样品的展开研究正式生产纤维径从2¿ª·¢Ê¹Æä×÷Îªm50m母材的各种的纤维产品考虑利用形状记忆效果的产品开发是计划和用户共同开发具有和一般纤维的混纺复合的各种复合机能的应用产品陈云生稿公司开发采用聚乙烯醇纤维增强水泥材料使它的强度和耐久性200具有与铝一样的特征就能很简单地对劣化的混凝土进行补强据说耐震材料等已试用纤维施工期待更广泛使用同以前的水泥增PVA强材料在性质上不同而且对混凝土还具有粘结性耐震性及耐冲击性都提高了片状脱落等并且防止了混凝土中性化据介绍的纤维以620mm PVA¾ÍÄÜ·¢»Ó×ã2%3%够的性能还可把原来用于增强的钢筋弄细铝合金与贴合复合材料CFRP东丽公司和东京工业大学精密工学研究所的佐藤千明助教授共同开发在铝合金上将碳纤维增强树脂进行贴合高冲击吸收性的复合材料将板CFRP用环氧树脂进行粘贴的结构通过设计低CFRP速度冲击试验结果确认耐冲击性能提高倍该复合材95J 2.5料在质量上 5%东丽公司今后准备将这类复合材料在汽车零件建筑材料等用途方面展开使用塞拉迷库采用特殊纤维开发出具有减少空气中 CO2ÕâÖÖ¹ýÂËÆ÷½Ð×÷¾-¼ÃÊ¯ÁÏÈ»ºó°ÑËü¼ÓÈëÓÃÊª·¨·ÄË¿ÖÆ。

粉煤灰对PVA-FRCC受硫酸盐侵蚀的强度劣化影响

影响劣化规律，结果表明两种作用下粉煤灰的掺加减缓了ＰＶＡ — ＦＲＣＣ的强度劣化速度，掺量越大改善效果越明显。
关键词：聚乙烯醇纤维；硫酸盐侵蚀；粉煤灰
粉煤灰是具有密实填充和火山灰特性的工业废渣，使之成为水泥基材料性能调节性材料具有显著的经济和环保价值。有研究表明Ｕ－３１粉煤灰在水泥基材料中的密实填充效应和火山灰效可在一定程度上提高材料抗硫酸根离子渗透性能，粉煤灰的火山灰反应生成Ｃ — Ｓ — Ｈ凝胶和钙钒石（ＡＦｔ）等二次水化产物从而填充水泥基材料内部较大的孔隙，降低水泥基材料的孔隙率及孔隙连通性，从而可以减缓硫酸根离子向水泥基材料内部的迁移。本文研究了粉煤灰对硫酸钠溶液侵蚀下聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的强度劣化影响规律。
４０
３Байду номын сангаас
２５的抗压强度分别减少了９．５％、９．８％、４．４％和增加了９．０％。通过图还可以看出，随着粉煤灰掺量的增大，ＰＶＡ纤维水泥基复合材料的抗２Ｏ０５１Ｏ１５２Ｏ２５３０压强度反而降低，这是由于粉煤灰代替水泥后，使水泥中的胶凝材侵蚀循环（次）料减少，进而使材料的抗压强度降低。（ｂ）干湿循环从图１－（ｂ）可以看出，在硫酸钠溶液干湿循环下，Ｆ１．５和ＦＡ１试件的抗压强度的变化规律是先增大后减小。Ｆ１．５试件在第四循环图１各组试件抗压强度变化对比图抗压强度就开始减小，比长期浸泡的试件提前，这表明干湿循环对如图２所示为长期浸泡下纤维掺量对抗压强度影响对比图。从ＰＶＡ纤维水泥基复合材料的侵蚀作用更大。ＦＡ１试件在第１１循环抗压强度开始减小，这与长期浸泡的试件相同，说明粉煤灰掺量为图（ａ）中可以看出，在２８天标准养护后，掺加粉煤灰的ＰＶＡ纤维水１０％时，不同循环机制对ＰＶＡ纤维水泥基复合材料的抗硫酸钠侵蚀泥基复合材料，立方体抗压强度是随着粉煤灰掺量的增大而减小。性能影响不大。ＦＡ３试件在第十一循环时抗压强度开始降低，表明在第１１次循环结束后，各种试件的抗压强度与２８天标准养护相比粉煤灰掺量为３０％时于湿循环比长期浸泡的硫酸钠侵蚀严重。但均增大，这说明硫酸钠对试件的侵蚀作用还没有明显的表现出来。ＦＡ３试件抗压强度降低的幅度比Ｆ１．５和ＦＡ１试件均小，说明掺加在第２５次循环结束后，粉煤灰掺量为Ｏ％、１０％和３０％试件的抗压

氯盐环境对PVA纤维增强水泥基复合材料抗冻性的影响

硅酸盐学报· 766 ·2013年DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.06.08 氯盐环境对PV A纤维增强水泥基复合材料抗冻性的影响张菊1，刘曙光1，闫长旺1，白建文1，闫敏2(1. 内蒙古工业大学矿业学院，呼和浩特 010051；2. 鄂尔多斯市质量监督站，内蒙古鄂尔多斯 017000)摘要：在氯盐环境和淡水环境中进行聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composite，PV A-ECC)快速冻融试验，研究了氯盐环境对试件外观形貌、质量损失率、相对动弹性模量和耐久性指数的影响。

结果表明：氯盐环境中，PV A-ECC试件质量在冻融循环初期呈增大趋势，在冻融循环后期因表层严重剥落，导致质量下降，质量损失率显著增大，整个冻融循环过程中试件的耐久性指数较小，相对动弹性模量明显下降；淡水环境中PV A-ECC试件经历冻融循环后基本保持原有形状和尺寸，质量损失率变化幅度较小，相对动弹性模量下降趋势平缓，耐久性指数较大。

与淡水环境相比，氯盐环境中PV A-ECC试件的抗冻性显著下降，表明氯盐环境对PV A-ECC抗冻性有重要影响。

关键词：水泥基复合材料；聚乙烯醇纤维；氯盐环境；质量损失率；相对动弹性模量；耐久性指数中图分类号：TU528.581 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)06–0766–06网络出版时间：2013–05–21 16:36:22 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20130521.1636.008.htmlInfluence of Chloride Environment on Frost Resistance of PV A FiberReinforced Engineered Cementitious CompositeZHANG Ju1，LIU Shuguang1，YAN Changwang1，BAI Jianwen1，YAN Min2(1. School of Mining and Technology, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China; 2. QualityMonitoring Station of Ordos, Ordos 017000, Inner Mongolia, China)Abstract: The frost resistance of polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composite (PV A-ECC) in chloride and freshwater environments was investigated via an accelerated freeze-thaw test. Influence of chloride environment on the appearance morphology, mass loss ratio, relative dynamic elastic modulus (E rd) and durability indices was analyzed. The results show that the mass of specimen in chloride environment increases during first freeze-thaw cycles, but the mass and E rd both decrease, the mass loss rate increases during later freeze-thaw cycles because the surface layer of specimen flakes away seriously. The durability indices of specimen in chloride environment are less during whole freeze-thaw cycles. However, the original shape and size unchange, the mass loss rate changes slightly, E rd decreases and the durability indices are more for the specimen in freshwater environment during the freeze-thaw cycles. The frost resistance of specimen can decrease readily in chloride environment rather than in freshwater environ-ment, illustrating that the chloride environment has a significant effect on the frost resistance of PV A-ECC.Key words: engineered cementitious composite; polyvinyl alcohol fiber; chloride environment; mass loss rate; relative dynamic elastic modulus; durability indicesPV A纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composite，PV A-ECC)具有良好的抗拉性能和裂缝控制能力，在荷载作用下具有延性好、韧性高、吸收能量大等优点，能够克服传统混凝土固有的脆性大、延性差等缺点[1]。

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料轴压徐变性能研究

㊀第３７卷第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３７㊀Ｎｏ.９㊀２０１８年９月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒꎬ２０１８㊀聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料轴压徐变性能研究张为民１ꎬ郑业勇１ꎬ杨才千１ꎬ２ꎬ李科锋１(１.湘潭大学土木工程与力学学院ꎬ湘潭㊀４１１１０５ꎻ２.东南大学土木工程学院ꎬ南京㊀２１００１８)摘要:通过自制加载装置ꎬ研究了聚乙烯醇纤维(ＰＶＡ)增强水泥基复合材料在轴向压应力作用下的徐变性能ꎮ研究参数包括水胶比和纤维掺量ꎮ研究结果表明:纤维掺入会降低水泥基复合材料抵抗徐变的能力ꎬ相对于未掺纤维的水泥基复合材料ꎬ纤维掺量为１％时其１２０ｄ徐变增加了１９.４％ꎻ适当的水胶比有利于胶凝材料充分反应ꎬ增加对ＰＶＡ水泥基复合材料对徐变的抑制作用ꎬ当水胶比超过０.３时ＰＶＡ水泥基复合材料的力学性能会出现一定程度的降低ꎬ且１２０ｄ徐变会呈现快速增加ꎮ基于分数阶导数理论ꎬ采用Ａｂｅｌ粘壶替代标准线性固体模型中的牛顿粘壶ꎬ推导出用于描述水泥基复合材料的徐变模型ꎬ并利用该徐变模型对试验数据进行分析ꎮ结果表明ꎬ含Ａｂｅｌ粘壶的徐变模型与试验数据吻合良好且稳定性较高ꎮ关键词:水泥基复合材料ꎻ徐变ꎻＡｂｅｌ粘壶ꎻ聚乙烯醇纤维ꎻ分数阶导数中图分类号:ＴＵ３９８＋.９㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０１８)０９￣２７４３￣０５ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｒｅｅｐＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄＣｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓＣｏｍｐｏｓｉｔｅＺＨＡＮＧＷｅｉ￣ｍｉｎ１ꎬＺＨＥＮＧＹｅ￣ｙｏｎｇ１ꎬＹＡＮＧＣａｉ￣ｑｉａｎ１ꎬ２ꎬＬＩＫｅ￣ｆｅｎｇ１(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉａｎｇｔａｎ４１１１０５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００１８ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目:国家自然科学基金青年项目(５１７０８４７６)ꎻ湖南省自然科学基金(２０１７ＪＪ３３０２)作者简介:张为民(１９６８￣)ꎬ男ꎬ教授.主要从事粘弹性材料本构理论研究.通讯作者:杨才千ꎬ博士ꎬ教授.Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｌｏａｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｒｅｅｐｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｕｎｄｅｒａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｒｉａｂｌｅｓｉｎｃｌｕｄｅｗａｔｅｒｔｏｂｉｎｄｅｒｒａｔｉｏａｎｄｆｉｂｅｒｆｒａｃｔｉｏｎ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＰＶＡｆｉｂｅｒａｄｄｅｄｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ(ＥＣＣ)ｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｃｒｅｅｐｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅｆｉｂｅｒｆｒａｃｔｉｏｎｗａｓ１％ꎬｔｈｅ１２０ｄｃｒｅｅｐｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１９.４％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｗｉｔｈｏｕｔｆｉｂｅｒａｄｄｉｔｉｏｎ.ＡｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｗａｔｅｒｔｏｂｌｉｎｄｅｒｒａｔｉｏｉｓｉｎｆａｖｏｒｏｆｔｈｅｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｃｒｅｅｐｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＰＶＡ￣ＥＣＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ.Ｗｈｅｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｗａｔｅｒｔｏｂｉｎｄｅｒｉｓｏｖｅｒ０.３ꎬｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶＡ￣ＥＣＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅꎬｍｅａｎｗｈｉｌｅ１２０ｄｃｒｅｅｐｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｒａｐｉｄｌｙ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒｄｅｒｉｖａｔｉｖｅꎬｔｈｅｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｉｓｄｅｄｕｃｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＡｂｅｌｄａｓｈｐｏｔｉｎｓｔｅａｄｏｆｔｈｅＮｅｗｔｏｎｄａｓｈｐｏｔｉｎａｓｔａｎｄａｒｄｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌꎬａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｉｓｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅꎻｃｒｅｅｐꎻＡｂｅｌｄａｓｈｐｏｔꎻｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌｆｉｂｅｒꎻｆｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ１㊀引㊀言纤维增强水泥基复合材料相比普通混凝土具有显著的抗裂性㊁韧性和较高的强度ꎬ在增强结构的耐久性㊁抗冲击性及可持续方面具有显著的优势[１￣２]聚乙烯醇纤维(ＰＶＡ)增强水泥基复合材料(以下简称ꎬＰＶＡ２７４４㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷水泥基复合材料)是将ＰＶＡ纤维掺入水泥基中形成的一种新型混凝土ꎮ这种新型混凝土有效克服了普通混凝土脆性大㊁低拉伸性㊁抗裂性差等不良性能在工程运用导致的缺陷[３]ꎮ混凝土的细微裂缝问题ꎬ通过纤维掺合技术得以解决ꎬ并在桥梁路面修复㊁结构加固㊁屋面防水[４￣５]等领域有广泛的研究和应用前景ꎮ与普通混凝土不同ꎬＰＶＡ水泥基复合材料中没有粗骨料ꎬ纤维的掺入容易形成界面孔隙ꎬ因此水泥基复合材料的耐久性问题一直受到人们的关注ꎮ目前ꎬ国内外学者对ＰＶＡ水泥基复合材料的抗渗性㊁抗冻性等方面进行了大量的试验研究[６￣７]ꎬ而与时间相关的徐变及粘弹性等方面研究文献相对较少ꎮ徐变能促使结构内部进行长期应力分布调整ꎬ减少应力集中ꎬ同时也会造成应力损失和较大变形ꎮ本文对通过自制加载设备对ＰＶＡ水泥基复合材料进行轴压徐变试验ꎬ考虑水胶比和纤维掺量对徐变的影响ꎮ在试验数据的基础上采用含Ａｂｅｌ粘壶的徐变模型进行拟合ꎬ研究ＰＶＡ水泥基复合材料的徐变特性ꎮ２㊀徐变试验２.１㊀试验材料水泥采用湘潭中材水泥厂生产的ＰＯ４２.５普通硅酸盐水泥ꎻ聚乙烯醇纤维由日本可乐丽公司生产ꎬ成品为束状ꎬ长度１２ｍｍꎬ直径３９μｍꎬ抗拉强度１６００ＭＰａꎬ断裂伸长率为６％ꎮ减水剂由江苏苏博特新材料股份有限公司生产的ＰＶＡ￣Ⅰ聚羧酸高性能减水剂ꎬ减水率为２５％ꎮ细骨料为１２０目的精细石英砂ꎮ粉煤灰由湘潭电厂生产的一级粉煤灰ꎮ２.２㊀配合比ＰＶＡ水泥基复合材料的纤维体积掺量一般在０％到２％之间ꎬ过高掺量容易使纤维在搅拌过程中与混合物结成球团ꎮ此外水胶比过大会导致在振捣等试件成型过程中产生泌水和水泥浆离析ꎬ也会影响ＰＶＡ水泥基复合材料的力学性能ꎮ因此ꎬ本文选取的纤维体积掺量为０％㊁１％㊁２％ꎬ水胶比控制在０.４以下ꎬ具体配合比见表１ꎮ本文试件编号规则:如ＰＥ￣２５￣２ꎬＰＥ是ＰＶＡ水泥基复合材料的代称ꎬ第一个数字代表水胶比ꎬ第二个数字代表纤维掺量ꎮ表１㊀试件的配合比及抗压强度Ｔａｂ.１㊀Ｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ编号水胶比ＰＶＡ掺量材料用量/(ｋｇ/ｍ３)水泥粉煤灰水石英砂ＰＶＡｆｃ/ＭＰａ(２８ｄ)ＰＥ￣２５￣２０.２５２３７３８２２２９５４３４２６５１.９５ＰＥ￣２５￣１０.２５１３７３８２２２９５４３４１３４６.２５ＰＥ￣３０￣２０.３２５３０６４７３５３４３１２６３９.３１ＰＥ￣３０￣１０.３１５３０６４７３５３４３１１３４１.９５ＰＥ￣３０￣００.３０５３０６４７３５３４３１０４０.１１ＰＥ￣３５￣２０.３５２４９５６０５３８５４０１２６２４.３５ＰＥ￣３５￣１０.３５１４９５６０５３８５４０１１３３０.３５ＰＥ￣４０￣１０.４１４７１５７６４１９３８６１３２８.７０２.３㊀试验装置及测量方案图１㊀徐变试验装置示意图(ａ)和实物图(ｂ)Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ(ａ)ａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｃｒｅｅｐｔｅｓｔ(ｂ)借鉴国内已有的混凝土徐变试验加载装置[８]ꎬ自行设计了弹簧式试验装置(图１)ꎮ装置分为上中下三部分ꎬ分别放置液压千斤顶和压力传感器㊁加载试件㊁高强弹簧ꎮ将千斤顶施加的轴向压力转化为弹簧弹力ꎬ通过拧紧中部钢板上部的高强双螺帽将钢板２固定在架体上ꎬ保证试件在整个试验过程中受力恒定ꎮ在试㊀第９期张为民等:聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料轴压徐变性能研究２７４５㊀件左右两侧放置量程为１ｍｍ的带钻千分表测量试件长期压缩变形值ꎮ为减少其它变量对试验结果的影响ꎬ将该装置放入温度为(２０ʃ２)ħ㊁相对湿度(６０ʃ５)％的实验室中ꎮ试件尺寸为１００ｍｍˑ１００ｍｍˑ４００ｍｍꎬ养护２８ｄ后取棱柱体抗压强度的４０％作为试验加载值ꎮ由于试件受压后会逐渐产生徐变变形ꎬ同时弹簧会产生一定的应力松弛ꎬ两者都会使弹簧恢复部分弹性形变ꎮ因此ꎬ需通过数据采集仪实时监测试验过程中荷载变化ꎬ微调螺帽维持加载系统受力恒定ꎮ３㊀徐变模型分数阶导数模型描述介于弹性体和粘性体之间的物质与时间相关的力学性能ꎬ克服了经典模型理论徐变在某些阶段与试验数据不能很好拟合的缺点[９]ꎬ仅采用几个元件组合就能获得很好的效果ꎮ３.１㊀Ａｂｅｌ粘壶模型张为民等[１０]曾提出构建含Ａｂｅｌ核的本构方程来描述粘弹性材料的徐变行为ꎮ根据Ｒｉｅｍａｎｎ￣Ｌｉｏｕｖｉｌｌｅ分数阶导数的定义给出Ａｂｅｌ核函数为:Ⅰγ(ｔ)＝１/[Γ(１－γ)ｔγ](１)式中ꎬΓ为Ｇａｍｍａ函数ꎮ当γ>０时ꎬ如图２(ａ)所示ꎬ函数图像逐渐减小到某一最小值ꎮ当γ<０时ꎬ如图２(ｂ)所示ꎬ函数图像逐渐增加到某一最大值ꎮ该Ａｂｅｌ粘壶的单轴徐变柔量为:Ｄ(ｔ)＝ｔγ/[ηＡΓ(γ＋１)](２)图２㊀Ａｂｅｌ函数图Ｆｉｇ.２㊀Ａｂｅｌｆｕｎｃｔｉｏｎｇｒａｐｈ图３㊀修正后的标准线性体模型Ｆｉｇ.３㊀Ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｔａｎｄａｒｄｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌ３.２㊀修正后的标准线性体模型目前用于表征材料粘弹性的模型主要有Ｍａｘｗｅｌｌ模型㊁Ｋｅｌｖｉｎ模型㊁三参量固体模型㊁Ｂｕｒｇｅｒｓ模型等ꎬ它们通常采用粘壶㊁弹簧㊁摩擦件三种基本元件进行串联或并联组成ꎮ其中三参数固体模型也称标准线性体ꎬ由于它的简单性ꎬ工程中常用它作为描述粘弹性固体(如混凝土㊁岩石等)的最简单模型ꎮ本文从粘弹性经典模型出发ꎬ用Ａｂｅｌ粘壶替代普通标准线性体中的Ｎｅｗｔｏｎ粘壶(图３)ꎬ从而推导出修正后的标准线性体模型ꎬ用于描述ＰＶＡ水泥基复合材料的徐变特性ꎮ其本构方程:ε(ｔ)＋β－１Ｄγε(ｔ)＝Ｄɕσ(ｔ)＋Ｄ０β－１Ｄγσ(ｔ)(３)式中ꎬｔȡ０ꎬ０﹤γ﹤１ꎮβ为材料常数ꎬＤ０与Ｄɕ分别为材料的瞬态徐变柔量和长期徐变柔量ꎮ将σ(ｔ)＝θ(ｔ)带入式(３)中ꎬ进行Ｌａｐｌａｃｅ变换后再进行逆变换可得徐变柔量:Ｄ(ｔ)＝＝Ｄ０{１＋(ＤɕＤ０－１)Σɕｎ＝０(－１)ｎβγ(ｎ＋１)ｔγ(ｎ＋１)Γ[γ(ｎ＋１)＋１]}(４)４㊀结果与讨论４.１㊀试验结果２７４６㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷本文进行了１２０ｄ徐变试验ꎬ得到如图４所示的徐变￣时间曲线ꎮ图４(ａ)表示不同纤维掺量对徐变的影响ꎮ由图可知ꎬ早期徐变增长速率较大ꎬ超过了普通混凝土ꎬ而后速率呈下降ꎮ后期徐变在极限值附近波动并逐渐趋于平缓ꎮ由于ＰＶＡ水泥基复合材料采用粉煤灰替代部分水泥ꎬ减少初期水化热的同时也提高密实性ꎬ进而提高了它的长期力学性能ꎮ此外ꎬＰＶＡ水泥基复合材料中不含粗骨料ꎬ受压后产生的变形值相对较大ꎬ而后期的强度发展超过普通混凝土ꎬ增加了ＰＶＡ水泥基复合材料抵抗徐变的能力ꎬ使得在较短的时间内达到稳定状态ꎮ聚乙烯醇纤维的吸湿高达５％ꎬ易使纤维界面层在水化热后产生孔隙ꎮ纤维掺量增加也给ＰＶＡ水泥基复合材料的内部带来更多缺陷ꎬ增大了１２０ｄ徐变ꎮ与未掺纤维的水泥基复合材料相比ꎬ纤维掺量为１％时其１２０ｄ徐变增加了１９.４％ꎮ纤维掺量为１％时ꎬ不同水胶比的徐变曲线见图４(ｂ)ꎮ由图可知ꎬ徐变曲线的发展趋势基本没有改变ꎬ１２０ｄ徐变随着水胶比的增大先减小后增大ꎮ出现徐变值减小可能是适当的水胶比能使胶凝材料反应更加充分增加基体的流动性ꎬ保证结构内部基体均匀分布ꎮ水胶比超过０.３后ꎬ随着水胶比的增大１２０ｄ徐变也随之增大ꎮ可能是过大的水胶比使得ＰＶＡ水泥基复合材料在振捣等试件成型过程中产生泌水和水泥浆离析ꎬ使得骨料不能够被很好的固定ꎬ易形成内部缺陷和微孔隙ꎮ应力集中通过内部物质的流动逐渐被释放ꎬ增大了１２０ｄ徐变ꎮ而水胶比对ＰＶＡ水泥基复合材料抗压强度(表１)的影响与水胶比对１２０ｄ徐变的影响原因基本相同ꎮ因此ꎬ水胶比对ＰＶＡ水泥基复合材料徐变性能的影响可以反映到抗压强度上ꎬ一般强度越高ꎬ徐变越小ꎮ图４㊀ＰＶＡ水泥基复合材料的徐变曲线Ｆｉｇ.４㊀ＣｒｅｅｐｃｕｒｖｅｓｏｆＰＶＡｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ４.２㊀模型拟合真实材料很多都具有弹性与粘性的双重性质ꎬ受力状态下表现为粘弹性ꎮ一般认为本文研究的ＰＶＡ水泥基复合材料是一种典型的粘弹性材料ꎬ因此可以采用粘弹性力学模型中含有时间参数的函数来描述徐变现象ꎮ常采用由一个弹簧元件和一个Ｋｅｌｖｉｎ模型串联合成的标准线性固体模型和由一个Ｋｅｌｖｉｎ模型和一个Ｍａｘｗｅｌｌ模型串联而成的Ｂｕｒｇｅｒｓ模型ꎬ拟合效果见图５ꎮ定义相对徐变柔量为Ｄｒ(ｔ)＝Ｄ(ｔ)/Ｄ０ꎮ图中圆点为试验测量值ꎬ虚线为模型预测值ꎮ三种模型的预测值与试验数据的非线性拟合都吻合的良好ꎬ标准线性体模型的相关系数Ｒ２＝０.９８４ꎮ而本文所提出模型的相关系数Ｒ２＝０.９９３ꎬ克服标准线性体在后期不能很好吻合的缺点ꎮ对每一组试件的试验数据进行拟合ꎬ得出不同模型的相关系数(图６)ꎬ从图中可以看出ꎬ修正后的标准线性体模型在相比其它两种模型的拟合相关系数更高ꎬ且具有较好拟合稳定性ꎮ图５㊀徐变曲线拟合Ｆｉｇ.６㊀ＦｉｔｔｉｎｇｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｌｓＦｉｇ.５㊀Ｃｒｅｅｐｃｕｒｖｅｓｆｉｔｔｉｎｇ图６㊀不同模型的拟合相关系数㊀第９期张为民等:聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料轴压徐变性能研究２７４７㊀４.３㊀模型系数分析本文提出的模型系数对比结果(表２)ꎬ表中瞬态徐变柔量Ｄ０的实际意义为ＰＶＡ水泥基复合材料在荷载作用下ꎬ瞬时变形与应力的比值ꎮ长期徐变柔量与瞬态徐变柔量的比值Ｄɕ/Ｄ０表达了材料在长期恒定荷载作用下ꎬ徐变值与初始变形值的倍数关系ꎮ从表中可以看出ꎬ徐变值约为初始变形值的一倍ꎮ本文模型系数关系ꎬ如图７所示ꎮ当β不变ꎬ曲线转折点相同ꎬγ值越大ꎬ曲线越陡峭ꎮ当γ不变ꎬ曲线走向相同ꎬβ值越大ꎬ曲线呈向上平移趋势ꎮ可以说ꎬβ决定了曲线的拐点ꎬ而γ决定了曲线的走向ꎮ表２㊀徐变模型系数对比结果Ｔａｂ.２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｃｒｅｅｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌ编号αβＤ０ˑ１０－５/ＭＰａ－１Ｄɕ/Ｄ０ＰＥ￣２５￣２０.３８５００.２６３４４.０４２１.８４８９ＰＥ￣２５￣１０.３３６８０.２９２８４.６４５１.９７５４ＰＥ￣３０￣２０.４１４７０.２４８９５.３１３２.１１５８ＰＥ￣３０￣１０.３８５６０.２６２８４.２１９１.８８６ＰＥ￣３０￣００.２６７８０.２９４８４.３４４１.９１２３ＰＥ￣３５￣２０.３３７８０.２９１１３.４８３１.７３１４ＰＥ￣３５￣１０.４４０６０.２３５５４.９９１２.０４８ＰＥ￣４０￣１０.３４２３０.２４３７５.６７７２.１９２１图７㊀模型系数对图形的影响Ｆｉｇ.７㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｏｄｅｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｎｇｒａｐｈｉｃｓ５㊀结㊀论(１)ＰＶＡ水泥基复合材料的徐变￣时间曲线基本呈现相同变化趋势ꎬ具有典型的初始徐变阶段和稳定徐变阶段ꎬＰＶＡ水泥基复合材料１２０ｄ徐变随着ＰＶＡ纤维掺量的增加而增加ꎮ(２)适当的水胶比有利于胶凝材料充分反应并提高其力学性能ꎬ增加对ＰＶＡ水泥基复合材料对徐变的抑制作用ꎬ当水胶比超过０.３时ＰＶＡ水泥基复合材料的力学性能会出现一定程度的降低ꎬ且１２０ｄ徐变会呈现快速增加ꎮ(３)含Ａｂｅｌ粘壶的标准线性体徐变模型与试验数据吻合良好且稳定性较高ꎮ参考文献[１]ＬｉＶＣ.Ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇｓ＆Ｍｏｎｕｍｅｎｔｓꎬ２００６ꎬ１２(２):１１９￣１３２. [２]ＬｉｕＨꎬＺｈａｎｇＱꎬＬｉＶꎬｅｔａｌ.Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｙｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ(ＥＣＣ)ｕｎｄｅｒｓｕｌｆａｔｅａｎｄｃｈｌｏｒｉｄｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ１３３:１７１￣１８１.[３]ＬｉＶＣ.高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用[Ｊ].硅酸盐学报ꎬ２００７ꎬ３５(４):５３１￣５３６.[４]ＹｕＪꎬＬｉＨꎬＬｅｕｎｇＣＫＹꎬｅｔａｌ.Ｍａｔｒｉｘｄｅｓｉｇｎｆｏｒｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ(ＥＣＣｓ)[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ１３９:４３８￣４４６.[５]郭平功ꎬ田㊀砾ꎬ李晓东ꎬ等.ＰＶＡ￣ＥＣＣ在工程维修中的应用[Ｊ].国外建材科技ꎬ２００６ꎬ２７(４):８２￣８４＋８７.[６]高淑玲ꎬ史宏飞ꎬ王晓伟.带预制裂缝的ＰＶＡ￣ＥＣＣ抗(盐)冻性能及机理[Ｊ].长安大学学报(自然科学版)ꎬ２０１６ꎬ３６(１):３６￣４３. [７]ＬｉｕＨꎬＺｈａｎｇＱꎬＧｕＣꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｃｒｏ￣ｃｒａｃｋｉｎｇｏｎｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬ２０１６ꎬ７２:１０４￣１１３.[８]曹国辉ꎬ方㊀志.徐变加载装置的研制与应用[Ｊ].实验室研究与探索ꎬ２００５ꎬ２４(１０):３５￣３７＋４６.[９]张为民.一种采用分数阶导数的新流变模型理论[Ｊ].湘潭大学自然科学学报ꎬ２００１ꎬ２３(１):３０￣３６.[１０]张为民ꎬ张淳源ꎬ张㊀平.考虑老化的混凝土粘弹性分数导数模型[Ｊ].应用力学学报ꎬ２００４ꎬ２１(１):１￣４.。

硫酸盐侵蚀下PVA-FRCC强度劣化规律

一
混凝土硫酸盐侵蚀破坏是混凝土耐久性研究的重要内容之
危害性很大。盐渍土和海水都会含有一定量的硫酸根离子，通过
个循环。试验用水箱置于室内环境中，试验过程中用塑料布对
多种途径进入水泥基材料内部，并与水泥水化产物发生化学反应水箱进行密封，防止水分蒸发。为了保证溶液浓度不变，每２个或物理结晶析出，形成膨胀性产物，进而使材料产生膨胀、开裂、循环（２８ｄ）更换１次硫酸钠溶液。本试验最初设计为每两个循
硫酸盐侵蚀下ＰＶＡ．ＦＲＣＣ强度劣化规律
刘艳芬
摘
赵晓明
０１００５１）
（内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特
要：研究了在硫酸钠溶液长期浸泡作用下聚乙烯醇纤维水泥基复合材料抗压强度的劣化规律，分析了不同纤维掺量对强度劣
化的影响，结果表明在长期浸泡作用下，聚乙烯醇纤维水泥基复合材料在纤维掺量为１％时抗压强度劣化损失最小。
ｌ
１实验
本实验试件尺寸为１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ。试件全部在
Ｆ１
Ｆ１．５Ｆ２
１ｌ
０．４０．４
Ｏ．６０．６
１．５２
实验室制备，标准养护室内养护２８ｄ。养护完成后进行试验，侵蚀龄期从标准养护２８ｄ后开始计算。聚乙烯醇纤维体积掺量分２实验分析别取为Ｏ％，０．５％，１．０％，１．５％，２．Ｏ％。实验配合比见表１。

PVA纤维增强水泥基复合材料基本性能及其工程应用

２ＣｖｎｉｅｒｇｅｈｏｇｅｅｒｈＣｎｅｂｉｒｖｎｅｉｊ０４１ｈｎ．ｉｉＥｇｎｅｉｃｎｌｙｓａｃｅｔｒｆｅＰｏｉｃ，Ｔａｉ３００，ＣｉｌｎＴｏＲｏＨｅｎｎａ）
ＡｂｔａｔＰｎｉｅｒｄｃｍｅｔｉｕｏｏｉｓ（ＶＡ— Ｃ）ｉｅｎ— ａｅｏｏｉｔｒｌｄｆｃｍｅｔｓｒｃ：ＶＡｅｇｎｅｅｅｎｉｏｓｃｍｐｓｅＰｔｔＥＣＳａｃｍｅｔｂｓｄｃｍｐｓｅｍａｅｉｓｍａｅｏｅｎ，ｔａ
２１年２月０２
【国港湾建设ｌ】
ＣｈｎｒｏｒｎｉｅｒｇｉａＨａｂｕｇｎｅｉＥｎ
Ｆｂ．２０１ｅ，２Ｔ０ａ１ｔｌ７８．Ｎｏ．１
第１期
总第１８７期
ＰＶＡ纤维增强水泥基复合材料基本性能及其工程应用
０引言
开裂、剥落、冲击或爆炸荷载下的破碎均与混凝土抗拉伸
性能差有必然关系；２正常工作状态下的破坏。在正常）
１２８４年波特兰水泥问世以来，混凝土材料的发展一直
以高性能作为其主线，被广泛地应用于建筑领域。高性能
ｍｉｅａｄｘｕｅｗｔｒｆｅａｇｅａｅｐｒｉｅｓｚｓｈｎ５ｍｍｘｎｉＶＡｆｅ．ｈｓｐｐｒｓｍｍａｚｓｔｅｂｓｃｎｒｌａｍｉｔｒ，ａｅ，ｉｇｒｇｔａｔｌｉｌｓｔａｎｃｅｅｍｉｉｇｗｔＰｂｒＴｉａｅｕｈｉｉｒｅａｉｈｐｒｒｎｅｏＶＡ－ＣＣｅｏｍａｃｆＰｆＥ．Ｃｏａｅｉｅｅ￣ｃｎｒｔｍｐｒｄｗｔｇｎｒｈｏｃｅｅ．ｔｅｃｐｃｔｆｒｔｅｐａｏｄｔｓｅｒａｅｌｗｙｉｈｈａａｉａｔｅｋｌａｅｔｄｃｅｓｄｓｏｌｎｔｅｙｅｈｃｍｐｅｓｎ，ａｄｔｎｉｎｅｄｎｅｔｈｗｓａｎｈｒｅｉｇｃａａｔｒｓｃ，ａｄｉｈｓｂｔｒｓｅｔｎｔｈａｏｒｓｉｏｎｅｓｅａｄｂｎｉｇｔｓｓｓｏｔｉａｄｎｎｈｒｃｅｉｉｓｌｒｔｎｔａｅｔｈａｓｅｇｈｓｅｒｅｒｒｄｆｒａｉｎＥＣａｅｅｃＨｎｕｔｉｎｕａｉｔ，ｎａｅｎｓｃｅｓｌｐｌｄｉｒｃｉａｎｉｅｒｇｅｏｍｔ．Ｃｈｖｘｅｅｔｃｉｔａｄｄｒｂｌｙａｄｉｈｓｂｅｕｃｓｆｌａｐｉｐａｔｌｇｎｅｉ．ｏｄｌｙｉｔｕｙｅｎｃｅｎＫｅｒｓｙｗｏｄ：ＰＶＡ；ｆｅ；ｅｇｎｅｅｅｎｉｏｓｃｍｐｓｔｓｃｎｒｔｉｒｎｉｅｒｄｃｍｅｔｉｕｏｏｉ；ｏｃｅｅｂｔｅ

聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料研究进展

聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料研究进展徐涛智;杨医博;梁颖华;郭文瑛【期刊名称】《混凝土与水泥制品》【年(卷),期】2011(000)006【摘要】聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites简称PVA-ECC)是一种拉伸变形性能优异的水泥基复合材料,是通过断裂力学和微观力学原理对材料体系进行系统设计和优化得到的复合材料.本文介绍了国内外PVA-ECC的研究情况,并对国产PVA纤维无法应用于PVA-ECC的原因以及.PVA-ECC直接拉伸实验方法两个亟待解决的问题进行了论述.【总页数】6页(P39-44)【作者】徐涛智;杨医博;梁颖华;郭文瑛【作者单位】华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TU528.58【相关文献】1.聚乙烯醇纤维水泥基复合材料研究进展 [J], 郑睢宁;张建雷;李立顶;刘鹏飞2.氧化石墨烯调控水化产物增强增韧水泥基复合材料的研究进展 [J], 吕生华;张佳;殷海荣;罗潇倩3.氧化石墨烯调控水化产物增强增韧水泥基复合材料的研究进展 [J], 吕生华;张佳;殷海荣;罗潇倩;4.聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的抗压强度数值预测方法研究 [J], 刘红彪;李鹏展;张路刚;齐方利;谭林怀;卫宪;刘畅5.聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料研究进展 [J], 熊辉霞;赵文杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

PVA纤维水泥基复合材料与钢筋粘结性能研究

目前,对基体自身的各种力学性能已有大量的研究,但与钢筋共同工作的粘结性能及本构关系尚不清楚.本文利用中心拉拔试件系统的研究了纤维体积掺量、锚固长度和相对保护层厚度等因素对粘结性能的影响,在对已有的τＧs 本构关系模型进行分析的基础上,根据振动阻尼理论重新定义了连续曲线模型的 [９] 残余段.为 PVA 纤维增强水泥基和钢筋的粘结滑移理论的完善提供了实验基础.
PVA 纤维水泥基复合材料以良好的性能和价格优势得到了国内外学术界和工程界的关注.
近些年,对 PVA 纤维水泥基复合材料的性能研究较为集中,Çavdar[４]对纤维增强水泥基复合材料在不同温度下 (２１,１００,４５０和６５０ ℃)的力学性能进行了分析,得出掺入纤维可提高材料高温力学性能,其中, 掺入 PVA 纤维的试件抗弯性能最好. 阚黎黎等 [５] 对
文献标识码 :A
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１６．０１．０２３
１引言
聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(polyvinylalcohol fibersreinforcedcementitiouscomposite,简称 PVA 纤维水泥基复合材料)具有抗拉强度高、拉应变大、高断裂阻力、和易性良好以及耐久性好的特点 . [１] 在拉伸加载条件下,PVA 纤维水泥基复合材料表现出少脆性或者说准韧性行为,同时表现出多裂缝的应变硬化状态,并且在破坏之前吸收较大的能量 . [２] 正是因为它具有缓解裂缝Ｇ破坏的优势,使这种材料能成功的应用到加固及修复领域 ,如日本三鹰大坝修复工程、美国桥面铺装改造工程、韩国水泥厂修复工程 . [３] 因此,

PVA-FRCC收缩性能试验研究

Vol. 23,No. 6Dec. ,2020第23卷第6期2020年12月建筑材料学报JOURNAL OF BUILDING MATERIALS 文章编号= 1007-9629(2020)06-1289-08PVA-FRCC 收缩性能试验研究王玉清】，刘潇】，刘曙光2(1.内蒙古工业大学土木工程学院，内蒙古呼和浩特010051；2.内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古呼和浩特010051)摘要：通过10组不同配合比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC )试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比及不同养护环境下PVA-FRCC 试件的收缩性能.结果表明:PVA 纤维的掺入减小了基材的收缩，但效果有限；PVA-FRCC 试件的收缩随水胶比的减小、砂胶比的增大及周围介质相对湿度的升高而减小.另外，根据试验结果并结合现有混凝土材料收缩计算模型，提出了 PVA-FRCC 收缩估算模型，比较后发现，估算模型的计算值与试验值具有较高的吻合度.关键词：聚乙烯醇纤维水泥基复合材料；收缩；影响因素；估算模型中图分类号:TU52& 58文献标志码:A doi ：10. 3969/j. issn. 1007-9629. 2020. 06. 005Experimental Study on Shrinkage Behaviors of PVA-FRCCWANG Yuqing 1 , LIU Xiao 1 , LIU Shuguang 2(1. School of Civil Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;2. School of Mining and Technology, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China)Abstract : Based on the shrinkage tests of 10 groups of PVA-FRCC(polyvinyl alcohol-fiber reinforced ce mentitious composite) specimens with different mixture proportion, the shrinkage behaviors of PVA- FRCC ma*erialsunderdi f eren*fibervolumefrac*ion,wa*er-binderra*io,sand-binderra*ioandcuringen-vironmen*weres*udied.Theresul*sshow*ha**heshrinkageofPVA-FRCCisreducedbyaddingPVAfi- bers,bu**hee f ec*islimi*ed.Theshrinkageofsubs*ra*edecreaseswih*hedecreaseofwa*er-binderra*i-o,*heincreaseofsand-binderra*ioand*heincreaseofambien*humidi*bining*heexis*ingconcre*eshrinkageesimaion modelsand*he*es*resul*s,a modelforshrinkagees*ima*ionofPVA-FRCCispro- posed, *he calcula ion values wi h*he model formulas are in good agreemen*wi*h*he*es*values.Keywords<polyvinylalcohol-fiberreinforcedcemen*i*iouscomposie(PVA-FRCC);shrinkage;influence fac*or;es*ima*ion model聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC) 是在水泥基材料(无粗骨料)中加入PVA 纤维形成的复合材料，具有良好的抗裂、抗渗、抗冲击韧性及耐久性，近年来受到工程界人士的关注并在土木工程领域中得到应用(13)1).由于水泥基材料的物质组成与硬化过程的特殊收稿日期：2019-10-31 ；修订日期：2019-12-04基金项目：国家自然科学基金资助项目#1968056,51768051)内蒙古自治区科技创新引导奖励资金项目(KCBJ2018016)；内蒙古自治区科技成果转化专项资金项目(2019CG072)第一作者：王玉清(1972—),女，内蒙古包头人，内蒙古工业大学副教授，硕士生导师，硕士. E-mail ： nmwyq2005@126. com 通讯作者：刘曙光(I960—),男，内蒙古赤峰人，内蒙古工业大学教授，博士生导师，硕士.E-mail !iusg6011@126. com1)ROKOGO K,KANDA T. Recent HPFRCC R&D progress in Japan[C ]//Proceedings of International Workshop on HPFRCC in Struc tural Applications. Bagneux ： RILEM Publications SARL,2005.190建筑材料学报第23卷性,使其成为一种典型的多孔介质材料，孔型及孔径尺寸各异，孔隙分布错综复杂，当材料配比、养护环境等因素发生变化时，会引起材料孔隙分布与孔结构的变化，而孔隙的变化会影响到材料的各项性能,其中便包括收缩性能.水泥基材料的收缩性能对于结构构件的抗裂度验算、变形计算、预应力损失计算及非线性有限元分析等具有重要作用.目前关于水泥基材料收缩性能的研究中，对混凝土收缩的研究较为成熟，有关混凝土材料收缩性能的内外影响因素及收缩计算模型的建立等方面都取得了较多成果.其中，内部因素的研究包括水泥种类、掺和料种类及掺豊46、配合比⑷、外加剂种类及掺量（7，$;外部影响因素的研究包括环境温湿度（10）、养护条件（，1）、龄期、试件尺寸及形状碳化作用（13；收缩计算模型方面主要建立了ACI209R-92系列模型、CEB-FIP系列模型（15）、GL2000模型（16）和B3模型™等几类.在纤维增强水泥基复合材料收缩性能方面，目前对于钢纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维［20'2426］及其他纤维水泥基复合材料™的收缩性能研究结果表明，适当掺入上述纤维可不同程度地减小基材的收缩值；在PVA纤维水泥基复合材料收缩性能的研究中，有部分学者［25'2832］也得出了PVA纤维的加入可以基材收缩、基材裂的.PVA-FRCC收缩性能的研究中，每位研究者从各自角度对某个或少数几个影响因素进行了研究，未能全面考虑多种因素对材料收缩性能的影响，因而无法为PVA-FRCC材料的能及因收缩估算模型的建立提供较全面的基础研究数据.基于此，本文对多因素影响下PVA-FRCC的收缩性能展开试验研究，并力求提出PVA-FRCC的收缩估算模型，为PVA-FRCC的性能优化及结构构件设计分析理论的完善奠定基础，促进PVA-FRCC的工程应用.1试验概况1.1试验设计本试验共设计10组PVA-FRCC试件，由于无粗骨料，试件尺寸参照JGJ/T70—20091建筑砂浆基本性能试验方法标准2［33］，采用40mmX 40mmX160mm的棱柱体试件，每组3个试件，结果取平均值.本试验针对PVA纤维体积分数（PVA、水胶比：w/：B、砂胶比：s/:B、环境相对湿度RH这几种影响因素进行设计，试验工况及材料配合比见表1.表1收缩试验配合比及工况Table1Mix proportions and test conditions of shrinkageSpecimencodecement):m(fly ash)::silic1fume)(PVA/%m w/：B m S/m BS-0-0.55-0.80.75:0.20:0.0500.550.8S-0.5-0.55-0.80.75:0.20:0.050.50.550.8S-1.0-0.55-0.80.75:0.20:0.05 1.00.550.8S-1.5-0.55-0.80.75:0.20:0.05 1.50.550.8S-2.0-0.55-0.80.75:0.20:0.05 2.00.550.8S-1.5-0.55-0.80.75:0.20:0.05 1.50.550.8S-1.5-0.50-0.80.75:0.20:0.05 1.50.500.8S-1.5-0.45-0.80.75:0.20:0.05 1.50.450.8S-1.5-0.55-1.10.75:0.20:0.05 1.50.55 1.1S-1.5-0.50-1.10.75:0.20:0.05 1.50.50 1.1S-1.5-0.45-1.10.75:0.20:0.05 1.50.45 1.1水泥采用呼和浩特市冀东水泥厂生产的P-O 42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用鄂尔多斯达茂旗煤电厂生产的I级粉煤灰；硅灰采用包头明商环保科技有限公司生产的优质硅灰；细骨料采用包头固阳县生产的粒径范围为75〜109#m精选优质石英精粉;纤维采用日本Kuraray公司生产的REC15型PVA纤维，其参数见表2；减水剂采用改性聚U酸高效减水剂Sika Visco Crete3301E；消泡剂采用水表2PVA纤维性能Table2Properties of PVA fiberFineness/dtex Length/mm Di1meter/mmTensilestrength/MP1Elong1tion/%El1sticmodulus/GP1Density/(g•cm3)15120.041600640 1.3泥砂浆体系高效消泡剂；增稠剂主要成分为V丙甲 1.2数据采集基纤维素.减水剂、消泡剂、增稠剂掺量分别为胶凝所有试件均在室温环境下养护48h后拆模，然材料质量的1.00%,0.20%和0.03%.后将试件分别放入干缩养护室（DC）环境和自然养1）关英俊.混凝土自生体积变形试验研究［C］〃水利水电科学研究院科学研究论文集.北京：水利电力出版社,1981.第6期王玉清，等:PVA-FRCC 收缩性能试验研究1291护（NC ）环境下进行收缩试验，分别在龄期为1、3、5、7、14、28、56、90、140、180、270 和 360 d 时测试各试件的收缩应变.其中干缩养护室为（20士2）°C ，相对湿度为（60 士 5）% ；自环境为（20 士 5）°C ,相对湿度为（30 士 10）%.收缩测量设备采用绍兴市拓展仪器设备有限公司生产的SP-175型砂浆收缩仪.千分表采用德盛泰芯电子科技有限公司生产的数显千分表，测量精度0. 001 mm.2收缩性能分析由于材料收缩受到众多因素的影响，故收缩有多种类型，如收缩、化学收缩及收缩等，3文所述收缩为收缩试验过程中材料生的总收缩 .图1为3试验各工况下PVA-FRCC 的收缩应00 fic 330 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(a) With different ^PVA30 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(b) With different m w /m B , ms/m B =0.8o □☆△® DC: S-0-0.55-0.8■ DC: S-0.5-0.55-0.8★ DC: S-l.0-0.55-0.8▲ DC: S-l.5-0.55-0.8► DC: S-2.0-0.55-0.8NC: S-0-0.55-0.8NC: S-0.5-0.55-0.8NC: S-l.0-0.55-0.8NC: S-l.5-0.55-0.8> NC: S-2.0-0.55-0.8o o o o oo o o o o 2 8 4 0 63 2 2 1(Ii n、启 E h s弘oo o o o o o 6 ! »3o o o o o o— (o o o o o o 28406284 3 2 2 2 1 1® DC: S-l.5-0.55-1.1■ DC: S-l.5-0.50-1.1★ DC: S-l.5-0.45-1.1o □☆NC: S-l.5-0.55-1.1NC: S-l.5-0.50-1.1NC: S-l.5-0.45-1.130 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(c) With different m w /m B , mJniB= 1.1003o o o o o o o oo o o o o o o o 28406284 32221 1(-启 E bsgbnE k u p q s30 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(e) With different m s /m B , m w /m B =0.50o o o o o o oo o o o o o o 6 2 8 4 0 6 23 3 2 2 2 1 1 (IU I ・U I r i )/启E h s启jqs30 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(d) With different m w /m B =0.550030043 2 2 2 1 1(I启 E i s比e上u -c q so o o o o o o o o o o o o o 2 8 4 0 6 2 8030 60 90 120150180 210 240 270 300 330 360 390Time/d(f) With different mJrriB, m w /m B =0.451不同条件下PVA-FRCC 收缩间曲线Fig. 1 Shrinkage strain-time curves of PVA-FRCC under differentconditions192建筑材料学报第23卷变-时间曲线.由图1可见,PVA-FRCC收缩的发展大致经历3个阶段:第1阶段，各组试件的收缩应变相差较小，曲线几乎重合，曲线斜率较大，且近似呈线性增长，说明PVA-FRCC的初期收缩增长迅速,故此阶段称为收缩快速增长阶段;第2阶段，随着时间的增长，各工况的曲线逐渐分离，且收缩应变增长速率开始下降，收缩应变曲线逐渐偏向横轴，此阶段称为收缩第2发展阶段;第3阶段，此时收缩应变增长趋于平缓，收缩应变曲线开始收敛，曲线斜率大大降低，逐渐趋于水平，故此阶段称为收缩收敛阶段.总结收缩应变随时间的变化特征，可将之概况为：前期快，后期慢，约180d时收缩基本完成.2.1环境相对湿度的影响本试验中，试件分别放置于干缩养护室（DC）环境和自然养护（NC）环境中.图1显示在整个收缩过程中，相对于干缩养护室环境，自然养护环境下的材料收缩应变较大,360d时自然养护环境下的各组试件收缩应变是干缩养护室环境下的1.25倍左右.这是因为水泥基材料会在水泥硬化过程中产生大量毛细孔道，当水分蒸发后，毛细管束中产生的毛细管张力将对毛细管壁产生紧缩的压应力，从而引起基材的收缩变形.自然养护环境下试件所处的环境介质相对湿度较低，而相对湿度越低，水泥石中较细的孔隙水越容易蒸发，致使孔隙水形成的弯液面不再稳定,存在于C-S-H胶凝内层区的层间水随着相对湿度的降低而产生较大的能量梯度，从而使得层间水向外迁移，进而引起收缩］3435）.由图1还可发现：在相对湿度较大的干缩养护室环境下，收缩应变曲线中第1阶段末到第3阶段开始，以及第2阶段中的曲线斜率逐渐减小，变化梯度较小；在相对湿度较小的自然养护环境下，收缩应变曲线中第1阶段末到第3阶段起点的曲线斜率变化梯度较大，曲线斜率的减小较剧烈，而第2阶段变化不明显.说明在干缩养护室环境下,PVA-FRCC 在中期产生的收缩占总收缩的比例大于自然养护环境下的相应比例，随着相对湿度的提高其收缩趋势有所缓和.这是由于在相对湿度较大的干缩养护室环境中，水泥水化作用可以在较长时间内进行，且一直到收缩中后期仍然有较多的水化反应进行.2.2不同养护环境下PVA纤维体积分数的影响由图1（a）可见，在360d时，干缩养护室环境下不掺纤维试件的收缩应变是纤维体积分数为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%试件的 1.01'.02'.03和1.03倍，而自然养护环境下上述各值分别为1.031.04,1.06和1.10倍.说明PVA纤维的掺入降低了基材的收缩应变，且纤维体积分数越高，材料的收缩应变越小.这是因为分散在基材中的PVA 纤维表面会吸附大量水分,形成一层水膜，当材料内部相对湿度降低时，纤维通过释放自身吸收的水分来延缓材料内部相对湿度的下降，起到内养护作用，从而降低材料的收缩值［36］;同时，纤维分散在基材中，阻碍了水泥浆在结硬过程中的回缩，其作用与钢筋、钢纤维等抑制混凝土收缩的作用类似，故加入PVA纤维后，基材的收缩减小.但总体来说，纤维体积分数不同试件的收缩应变相差较小，说明纤维对基材收缩的影响非常有限.同时，在干缩养护室环境下，各类工况的收缩应变曲线比较靠近；在自然养护环境下，从第2阶段开始一直到第3阶段，收缩应变曲线出现了较明显的分离,说明相对于干缩养护室环境，自然养护环境下纤维对减小基材收缩的作用更大.这是因为在干缩养护室环境中，环境相对湿度较大，水泥石收缩较小，纤维对收缩的阻碍作用体现得不明显；反之，在自然养护环境中，环境相对湿度较小，水泥石收缩较大，纤维对收缩的阻碍作用便体现得较明显.2.3不同养护环境下水胶比的影响由图1（b）、（c）可以看出，在不同环境下，砂胶比分别为0.8、1.1时，在本次试验的水胶比变化范围内,PVA-FRCC的收缩应变均随水胶比的增大而增大，此特征与混凝土材料的收缩特性相似.这是因为随着水胶比的增加，用于水泥水化的水增加，这将导致其化学收缩增加，同时使得水泥浆中毛细管连通性提高，而毛细孔连通性越好，水分越容易迁移，水泥浆失水越严重，收缩越大.另外，在毛细管失水的同时，有时还会伴随着吸附水甚至层间水的散失,使得水泥浆的收缩进一步增加.比较图1（d）、（e）、（f）可见，在同一环境下，水胶比不同的3组曲线只有收缩应变绝对值的不同，而其形态及每组曲线的相对关系基本无变化；比较图1（b）、（c）可见，砂胶比不同的2组曲线也存在同样性质.由此可见，水胶比和砂胶比在对PVA-FRCC 收缩性能的影响中，二者耦合效应较小.2.4不同养护环境下砂胶比的影响由图1（d）、（e）、（f）可见，不同环境下，水胶比分别为0.55,0.50,0.45时，在本次试验的砂胶比变化范围内,PVA-FRCC的收缩应变均随砂胶比的增大而减小.原因是随着砂胶比的提高，骨料含量增多，而骨料本身在整个收缩过程中基本不产生变形，同时充斥于水泥浆中的骨料会对水泥浆的收缩产生阻碍作用，减小基材的收缩应变.第6期王玉清，等:PVA-FRCC收缩性能试验研究12933PVA-FRCC材料收缩应变的估算目前对混凝土材料收缩计算模型的研究已经较为成熟，国际上常用的有ACI209R-92模型(14)、CEB-FIP90模型1、GL2000模型(16)、B3模型(17)等几种.中国的TB10002.3—20051铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计泸7和JTG 023—851公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范泸8采用了CRB-FIP78模型，JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》采用了CRB-FIP90模型；GB50010—2010《混凝土结构设计规范》40)采用欧洲的EN1992-2收缩模型.对于纤维增强水泥基复合材料的收缩计算，文献［41提岀了一种预测聚丙烯纤维水泥基复材料收缩开裂的模型；文献［29］基于混凝土收缩计算模型的双曲线函数对试验数据进行拟合,得到了超高韧性水泥基复合材料干缩期的函数关系式,型不能清晰地反映每个因f 材料收缩的；文献［22］基于收缩机理，通过系统导，基体和纤维性能以及纤维取向特的自由收缩表，水胶比、砂胶比、环境温湿度等对收缩值的影响.因此本文拟通过试验研究，在考虑因素的基础上，总结PVA-FRCC的收缩，对现有混凝土收缩计算模型进行修正与改进，到符合PVA-FRCC 的收缩估算模型.ACI209R-92.CEB-FIP90和GL2000这3种模型在计算混凝土收缩时，都采用了混凝土收缩应变随时间系数再乘因素对收缩的影响系数两部分.本文在建立PVA-FRCC收缩估算模型时，参考计算方法，拟采取如下路线进行研究：先排除因收缩的，只考虑时间对收缩的影响，得岀收缩随时间发展系数伙(t—ts)；然后考虑各相关因素的影响，乘关因收缩的系数，到各工PVA-FRCC的收缩估算型.式(1)由上到下依次表示ACI209R-92.CEB-FIP90和GL2000模型的收缩应变随时间发展系数*(t—ts):t—ts-(t—t s)(t—t s)+0.15(V/S)2)式中：t为测试龄期，d t s为试件的养护龄期，d；为常数，湿养护时1=35,蒸汽1=55；仏为试件名义厚度，mm；S/S为试件的体表比，mm.由式(1)可作岀3型的收缩应变随时间发展系数曲线，如图2所示.由图2可见:CEB-FIP90和GL2000模型的收缩间发展系数曲线几乎重合，本文研究的PVA-FRCC收缩为吻合，基本呈现岀早期发展迅速、中期曲线增长、后期收敛的；而ACI2"9R-92型曲线早期，本文试验大，故不予参考.23种模型的收缩间系数Fig.2Shrinkagestrainwithtimecoe f icientsofthreemodels本文借鉴CEB-FIP90和GL2000模型的函数形式,除其他因素，只考虑时间因收缩应的，对试验数据进行分析，建用于PVA-FRCC收缩间系数的计算式：*((—t=(75+——t s)广⑵除因，分本文10PVA-FRCC试件的收缩测试龄期变化的试验数据，并2)计算进行对比， 3.现，由式(2)得到的曲线与试验数据吻合度.PVA-FRCC不含粗骨料，其名义极限收缩应变.要大于混凝土材料.分析图1可以发现，各组试件的360d收缩应变均在3000#m/m左右.综合考虑环境条件及收缩龄期等因素，本文建议PVA-FRCC 的名义极限收缩应变灵取为3200#m/m；同时考虑纤维体积分数、水胶比、砂胶比、环境相对湿度等因素，建立PVA-FRCC收缩估算模型，见式(3)：&(，s)=(”；—t s+、)•(3)1294建筑材料学报第23卷1.00.80'6 00.40.2Eq.⑵・S-0-0.55-0.8•S-0.5-0.55-0.8▲S-1.0-0.55-0.8▼S-1.5-0.55-0.8♦S-2.0-0.55-0.8V S-1.5-0.50-0.8►S-1.5-0.45-0.8•S-2.0-0.55-1.1★S-2.0-0.50-1.1•S-2.0-0.45-1.1丄yg1.00.80.60.4tEq.(2)・S-0-0.55-0.8•S-0.5-0.55-0.8▲S-1.0-0.55-0.8▼S-1.5-0.55-0.8♦S-2.0-0.55-0.8v S-1.5-0.50-0.8►S-1.5-0.45-0.8•S-l.5-0.55-1.1•S-l.5-0.50-1.1•S-l.5-0.45-1.103060901201501802102402703003303603900306090120150180210240270300330360390 Time/d Time/d(a)Dry curing environment(b)Natural curing environment3环境下试验数据与收缩间系数对比Fig.3Comparison of experimental data and shrinkage strain with time coefficients under different environments式中为从养护结束到龄期Q时发生的收缩应变；儿h为收缩修正系数，儿h・U2•U・U4，其中U1为纤维掺量修正系数&1=1.08—0.06（pva&2为水胶比修正系数，U2=0.45+：w/：b,U3为砂胶比修正系数，U3=1.51—0.63m S/m B,k4为周围环境湿度修正系数,k4=1・4—0.007RH.按式（3）计算所得的收缩应变计算值与试验值的比值见表3•由表3,除个别点外，其余计算值与试验值的吻•经对比，建立的PVA-FRCC收缩估算公式计算值与试验值的比值均值为1.25,方差为0.50,误差满足工程精度要求•表3收缩应变计算值与试验值的比值Table3Ratio of calculated shrinkage strain to experimental valueEnvironment Time/dS-0-S-0.5-S-1.0-S-1.5-S-2."-S-1.5-S-1.5-S-1.5-S-1.5-S-1.5-0.55-0.80.55-0.80.55-0.80.55-0.80・55-0.8.5-.80.45-0.80.55-1.10.50-1.10.45-1.13 2.30 2.52 2.18 2.73 3.72 2.52 1.61 2.55 1.91 1.725 1.23 1.33 1.33 1.33 1.55 1.24 1.11 1.11 1.1 1.137 1.14 1.07 1.07 1.1" 1.17 1.60.940.97 1.1 1.5140.970.970.940.93 1.""0.940.920.990.980.9928 1.02 1.02 1.000.99 1."50.960.98 1.4 1.4 1. Dry curing56 1.11 1.09 1.08 1."6 1."9 1.5 1.8 1.12 1.11 1.890 1.13 1.11 1.10 1."7 1."8 1.9 1.12 1.13 1.12 1.9140 1.13 1.10 1.09 1."6 1."3 1.3 1.8 1.7 1.6 1.4180 1.10 1.08 1.05 1."3 1."" 1.1 1.2 1.2 1.1 1.2270 1.10 1.07 1.06 1."3 1."" 1.3 1.4 1.2 1.1 1.2360 1.10 1.08 1.07 1."5 1."1 1.4 1.5 1.1 1.1 1.13 3.95 4.57 5.23 5."7 6.33 2.31 2.81 3.37 1.62 1.965 1.52 1.77 1.74 1.76 2."" 1.14 1.42 1.29 1.2 1.117 1.05 1.17 1.18 1.16 1.130.89 1.60.980.850.86140.860.960.940.930.920.820.920.810.770.76280.98 1.08 1.051."21.30.94 1.40.940.870.87Natural curing56 1.08 1.16 1.15 1.13 1.1 1.1 1.10.960.950.9690 1.15 1.14 1.13 1.11 1.16 1.3 1.14 1.1 1.1 1.1140 1.13 1.13 1.13 1.11 1.11 1.6 1.14 1.1 1.3 1.4180 1.10 1.11 1.111."91.9 1.3 1.60.980.970.98270 1.09 1.10 1.091."81.8 1. 1.40.950.950.98360 1.09 1.09 1.081."61.7 1. 1.20.940.930.95第6期王玉清，等:PVA-FRCC收缩性能试验研究12954结论(1)与混凝土收缩发展过程类似,PVA-FRCC 的收缩发展也呈现出前期快、后期慢,最后逐渐趋于稳定的变化规律.(2)在本试验设计工况下,PVA-FRCC的收缩应变随着纤维体积分数的增加而减小，但影响程度较小；随着水胶比的减小、砂胶比的增大、环境相对湿度的提高，PVA-FRCC的收缩应变减小；水胶比和砂胶比在对PVA-FRCC收缩应变的影响中交叉.(3)结合现有混凝土收缩预测模型及本文试验结果，提出了PVA-FRCC的收缩估算模型.通过与试验数据对比可知，估算模型公式的计算值与试验值之间具有较高的吻合度，误差满足工程精度要求.参考文献：[1]徐世U,李贺东.超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用[J].土木工程学报,2008,46(6):45-47.XU Shilang,LI Hedong・A review on the development of research and application of ultrahigh toughness cementitiouscomposites[J]・China Civil Engineering Journal,2008,46(6):45-47.(inChinese)[2]李庆华，徐世U.超高韧性水泥基复合材料基本性能和结构应用研究进展[J]工程力学，2009,12(26():23-67.LI Qinghua,XU Shilang.Preformance and application of ul-trahigh toughness cementitious composte:A review[J.Engineering Mechanics,2009,12(26():23-67.(in Chinese)[3]LEPECH M D,LIV C.Durability and long term performanceof engineered cementitious composites[C]"Proceedings of International Workshop on HPFRCC in Structural Applications.Bagneux:RILEM Publications SARL,2005:1-8.[4]蔡正咏.混凝土性能[M].北京：中国建筑工业出版社，1979.CAI Zhengyong・Concrete 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硫酸盐侵蚀下 PVA-FRCC 强度劣化规律

硫酸盐侵蚀下 PVA-FRCC 强度劣化规律刘艳芬;赵晓明【摘要】Study on the deterioration law of long-term immersion in sodium sulfate solution under the action of polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites compressive strength,analyzes the influence of different fiber content on the strength degradation,the results show that in the long-term immersion effect,polyvinyl alcohol fiber reinforced cement based composite material in the fiber content is 1% the compressive strength deterioration the minimum loss.%研究了在硫酸钠溶液长期浸泡作用下聚乙烯醇纤维水泥基复合材料抗压强度的劣化规律，分析了不同纤维掺量对强度劣化的影响，结果表明在长期浸泡作用下，聚乙烯醇纤维水泥基复合材料在纤维掺量为1%时抗压强度劣化损失最小。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)014【总页数】3页(P113-114,115)【关键词】聚乙烯醇纤维;硫酸盐侵蚀;强度劣化【作者】刘艳芬;赵晓明【作者单位】内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TU433混凝土硫酸盐侵蚀破坏是混凝土耐久性研究的重要内容之一，它是一个十分复杂的物理化学力学变化过程，影响因素众多，危害性很大。

混合纤维增强水泥基复合材料的动力性能

混合纤维增强水泥基复合材料的动力性能杨惠贤;黄炎生;李静【摘要】The impact compression tests of hybrid fiber ( steel and polyvinyl alcohol ( PVA) fiber)-reinforced ce-ment-based composites (HFRCC) of different ratios were conducted at different strain rates by using a split Hopkin-son pressure bar ( SHPB) .Then, their dynamic compressive strength , peak strain and tenacity are compared .The results show that (1) HFRCC is sensitive to strain rates;(2) the peak strain increases with the PVA fiber content and the addition of steel fiber can increase the dynamic compressive strength;(3) to increase the PVA fiber con-tent can decrease the dynamic strength increase factor;and (4) at a low strain rate and before the stress reaches up to a peak, the relative contents of two kinds of fibers have little influence on the tenacity of HFRCC .At a high strain rate , however , the steel fiber can effectively improve the tenacity of HFRCC .%采用变截面霍普金森杆（ SHPB）对不同配比的钢／PVA纤维混合增强水泥基复合材料（ HFRCC ）进行了不同应变率的冲击压缩实验，并对其抗压强度、峰值应变和韧性等动力性能进行对比分析。

硫酸盐侵蚀冻融循环下聚乙烯醇纤维钢筋混凝土的黏结性能试验研究

硫酸盐侵蚀冻融循环下聚乙烯醇纤维钢筋混凝土的黏结性能试
验研究
刘柯楠;杨晓林;曹健;张炳锋
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2024(24)7
【摘要】为了研究硫酸盐侵蚀冻融循环下聚乙烯醇(PVA)纤维钢筋混凝土的粘结滑移性能,对4种掺不同体积百分比PVA纤维混凝土进行不同次数的硫酸盐浸泡下的冻融循环实验。

实验结果表明,在一定范围内,随着PVA纤维掺量的增高可以提高混凝土的抗压强度;PVA纤维可以一定程度上阻止硫酸盐对混凝土的侵入,在硫酸盐冻融初期可以增强混凝土的抗压强度;在混凝土中添加一定量百分比体积的PVA纤维可以增加钢筋混凝土粘结的峰值滑移,增加了混凝土的塑性应变,硫酸盐冻融次数的增加会减少钢筋在混凝土中的峰值滑移。

【总页数】7页(P2869-2875)
【作者】刘柯楠;杨晓林;曹健;张炳锋
【作者单位】青海大学土木工程学院;青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TU582
【相关文献】
1.硫酸盐侵蚀与冻融循环作用下混凝土损伤试验研究
2.粉煤灰掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗硫酸盐侵蚀性能影响的研究
3.干湿循环作用下聚乙烯醇纤
维水泥基复合材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究4.持续荷载与氯离子侵蚀共同作用下钢筋混凝土黏结滑移性能试验研究5.复合盐溶液侵蚀与干湿耦合作用下聚乙烯醇纤维混凝土抗盐蚀性能试验研究
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PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸性能的影响因素研究

PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸性能的影响因素研究吴明星;于本田;李彦宵;陆通;曾嘉豪
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2022()6
【摘要】通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)轴向拉伸试验,研究了水胶比、PVA纤维掺量、砂的种类和级配对PVA-ECC拉伸性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)分析了砂种类和级配的影响机理。

结果表明:当水胶比在0.28~0.34范围内时,PVA-ECC的极限拉应变随水胶比的增大而降低,当水胶比由0.28增至0.32时,PVA-ECC的极限拉应变仍大于3.0%,而当水胶比达到0.34时,PVA-ECC 的极限拉应变小于3.0%;随着PVA纤维掺量的增加,PVA-ECC的极限抗拉强度增大,但极限拉应变呈先减小后增大的趋势;砂的种类和级配对PVA-ECC的拉伸性能有影响,选择粒径为0.075~0.150 mm的石英砂作为PVA-ECC的细骨料对PVA-ECC的拉伸性能最有利。

【总页数】5页(P53-57)
【作者】吴明星;于本田;李彦宵;陆通;曾嘉豪
【作者单位】兰州交通大学土木工程学院;中铁十四局集团有限公司;西南交通大学土木工程学院;北京交通大学土木建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.572
【相关文献】
1.利用直接拉伸应力-裂缝宽度曲线计算PVA纤维增强水泥基复合材料断裂能的方法研究
2.上浆处理对PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响
3.PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究
4.PVA纤维对超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响
5.纳米粒子和石英砂对PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响
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PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究

PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究姜海军;刘曙光;闫长旺;张菊【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites简称PVA-FRCCs）是一种高性能纤维增强水泥基复合材料。

采用棱柱体试件（150 mm×150 mm×550 mm）研究其单轴受压力学性能。

单轴受压试验直接获得了棱柱体试件的应力-应变全曲线，从而获得峰值应力、峰值应变、弹性模量，并系统分析了纤维体积掺量对上述参数的影响。

通过对试验数据和已存模型比较获得一个能够描述其应力-应变曲线的非线性本构模型。

【总页数】4页(P81-83,111)【作者】姜海军;刘曙光;闫长旺;张菊【作者单位】内蒙古工业大学矿业学院，内蒙古呼和浩特 010051; 中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州 221116;内蒙古工业大学矿业学院，内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学矿业学院，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学矿业学院，内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TU528.041【相关文献】1.PVA纤维增强水泥基复合材料单轴抗压试验研究 [J], 高淑玲;徐世烺2.PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料断裂能试验研究 [J], 张少峰;王雪3.高温后PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究 [J], 杨珊;李祚;彭林欣;罗月静;滕晓丹4.钢筋约束PVA纤维水泥基复合材料受压性能试验研究与理论模型 [J], 孙伟;徐珍飞5.纳米粒子和石英砂对PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响 [J], 魏华;张鹏;王娟;张天航因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。