研究了3種纖維摻量UF纖維素纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(U F- ECC)的單軸拉伸性能及纖維摻量對ECC力學(xué)性能的影響規(guī)律,探討了裂縫擴(kuò)展寬度與軸拉應(yīng)力的關(guān)系,分析了ECC的拉伸斷裂能與特征長度,結(jié)果表明:當(dāng)纖維體積摻量由0.3%提高到0.6%時,U F-ECC的最大拉應(yīng)變提高183%,斷裂能提高419%,特征長度提高281%.ECC復(fù)合材料的最大拉應(yīng)變是聚丙烯纖維混凝土的8~20倍.UF纖維素纖維具有良好的阻裂增韌效用,顯著提高了ECC的變形能力,ECC在單軸拉伸荷載下能實現(xiàn)應(yīng)變硬化和多重裂紋初裂.
隨著混凝土工程日益向超大跨、超高層等方向發(fā)展,對水泥基復(fù)合材料的阻裂、增韌的要求越來越高,需要開發(fā)高韌性、大變形的新型水泥基復(fù)合材料目前廣泛應(yīng)用的普通纖維混凝土并不能滿足這種需要,如聚丙烯纖維可以改善混凝土早期抗裂性能,但對硬化混凝土的增強(qiáng)增韌作用甚微j鋼纖維能提高混凝土抗彎強(qiáng)度,但不能明顯改善混凝土早期抗裂性能和變形能力.作者嘗試用纖維素纖維配制高韌性水泥基復(fù)合材料,纖維素纖維與合成纖維相比具有4個優(yōu)點(diǎn);1)具有天然的親水性能,可使纖維單絲均勻分布在基體材料中,分散性極好,無結(jié)團(tuán);2)內(nèi)含空腔,能在水化初期儲存部分自由水,控制水泥水化速度,降低水化熱,從而明顯改善混凝土早期阻裂性能;3)纖維根數(shù)多、比表面積大、纖維間距小,可形成三維亂向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有效阻止混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展,可以大幅度提高硬化混凝土變形能力;4)纖維素纖維具有較高的強(qiáng)度和彈性模量.故對UF纖維素纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(U F-ECC)的制備技術(shù)及理論研究具有重要的工程價值和學(xué)術(shù)意義.
單軸直接拉伸試驗?zāi)茌^準(zhǔn)確地反映ECC的抗拉阻裂性能,但目前關(guān)于纖維素纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料直接拉伸試驗研究未見報導(dǎo),作者用單軸控伸試驗測得了ECC應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^程曲線及其主要力學(xué)性能指標(biāo),如初裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、最大拉應(yīng)變和斷裂能等,為配制新型高韌性水泥基復(fù)合材料提供參考數(shù)據(jù).
資料下載: 纖維素纖維增強(qiáng)高韌性水泥基復(fù)合材料的拉伸力學(xué)性能.pdf
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