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。

根据试验数据建议不同混凝土强度、不同ECC厚度以及不同界面处理方式情况下,ECC-混凝土控裂功能材料的抗压强度与劈裂抗拉强度的值。

(3)通过四点弯曲试验研究ECC-混凝土控裂功能材料的弯曲韧性。

本次试验共制备了 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。

分析了混凝土强度、ECC厚度以及界面处理方式的因素,对该材料弯曲韧性的影响规律。