應變硬化水泥基復合材料單軸拉伸性能及其溫度影響規(guī)律研究.pdf

1、在應變硬化水泥基復合材料(Strain Hardening Cement-based Composite，SHCC)的研究過程中，學者們發(fā)現單軸拉伸試驗是檢驗SHCC能否表現出準應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應變硬化現象，但在單軸拉伸作用力下仍表現出了應變軟化，而且單軸拉伸應力應變曲線是SHCC的特征曲線?；谶@一基礎，本文針對應變硬化水泥基復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行了試驗研究;同時對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力，進而在一定范圍內增強了SHCC的應變硬化特性。本文選擇了Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰兩組對比材料，并對SHCC單軸拉伸性能的影響進行了測定。研究結果發(fā)現無論是從強度上還是從應變硬化性能上，Ⅰ級粉煤灰都比Ⅱ級粉煤灰要好

3、很多。
　　(2)從所用細骨料來看，除了少數人選用的是普通河砂之外，多數科研團隊還是參考國外選用了石英砂。所以砂子不同種類、粒徑對SHCC單軸拉伸性能的影響是目前需要研究的問題。通過對普通河砂、不同粒徑石英砂對SHCC單軸拉伸性能及裂縫寬度的影響進行了深入的研究。結果表明石英砂無論是在提高強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材料的強度，但對其應

4、變硬化特性及裂縫控制能力的影響是需要研究的課題。通過對不同硅灰摻量的三組試件進行單軸拉伸試驗及不同應變下的裂縫開展情況進行觀測并運用image pro-plus軟件進行數據分析處理。結果表明，硅灰的摻入可以大大提高材料的拉伸強度，且對材料的應變能力影響不大，但對材料的裂縫控制能力產生了較大的負面影響。在工程實際應用中可根據結構對裂縫控制能力或強度的要求對材料配比進行選擇。
　　(4)通過試驗研究了SHCC（最大粒徑為0.3mm石英

5、砂配比）在3d、7d、14d、28d四個齡期下單軸拉伸性能。結果表明，SHCC試件的初裂強度隨齡期的延長逐漸增大，而其韌性受強度的影響隨齡期延長逐漸減小。
　　(5)高溫作用可以促進基體中的各項水化反應，使得試件的強度顯著提高，但高溫對材料的應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容。通過對不同配比的三組試件在高溫（20-200℃范圍內多個溫度）損傷下的單軸拉伸性能進行了研究，結果表明石英砂配比材料對溫度的敏感性較強

6、，隨著溫度的升高初裂強度大幅度上升。而另外兩組配比試件在高溫作用下應力、應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。通過對石英砂組試件在20℃、50℃、80℃、100℃四個溫度在不同應變狀態(tài)下的裂縫控制情況進行了研究，結果表明四個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。
　　(6)研究了SHCC（細骨料為最大粒徑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