高韧性纤维增强水泥基复合材料试验研究

分类号:TU310710-2009128032硕士学位论文高韧性纤维增强水泥基复合材料试验研究李建强导师姓名职称叶艳霞副教授申请学位级别硕士学科专业名称结构工程论文提交日期年月日论文答辩日期2012年06月03日学位授予单位长安大学ExperimentalresearchonUltraHighToughnessCementitiousCompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiJianqiangSupervisor：AssociateProf.YeYanxiaChang’anUniversity，Xi’an，China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：2012年06月03日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：2012年06月03日导师签名：2012年06月03日I摘要高韧性纤维增强水泥基复合材料一种超高韧性新型材料，具有良好的韧性、抗冲击性能、耐久性、防裂等性能，它是一种以微观力学设计的先进材料，具有应变硬化特性。研究表明在纤维体积掺量不大于2%的情况下，高韧性纤维增强水泥基复合材料极限拉应变可达3%~7%。试验以超高韧性纤维增强水泥基复合材料特性为目标，就地取材，研究分析纤维增强水泥基复合材料抗压、抗拉、抗折、弹模、抗拉及变形等多方面的试验数据，给出纤维增强水泥基复合材料各性能相互关系及高韧性纤维增强水泥基复合材料最佳配合比设计方法。本文基于此完成了以下工作：（1）查找国内外相关资料，初步了解高韧性纤维增强水泥基复合材料物理力学性能、材料选用及配合比。根据相关资料给出影响高韧性纤维增强水泥基复合材料强度的主要因素,主要考虑四个因素：A.基材配比；B.纤维体积掺量（V%）；C.减水剂掺量（%）；D.纤维品种，进行正交试验设计并制作试块。（2）对所用材料及纤维增强水泥基复合材料试块进行物理及力学性能试验，分析试验数据得出纤维增强水泥基复合材料各性能关系及各性能与材料组份用量关系。（3）分析试验数据，利用origin软件拟合纤维增强水泥基复合材料物理力学性能与材料用量及材料各性能相互之间关系曲线，给出拟合公式。（4）分析纤维增强水泥基复合材料破坏形态及试验所得力-变形曲线，验证高韧性水泥基复合材料是否具有高变形能力和应变-硬化现象，同时验证高韧性水泥基复合材料变形能力及耗能能力是否优于普通水泥基材料。关键词：纤维增强水泥基复合材料配合比设计正交试验物理力学性能基金项目：本文研究工作获中央高校基金科研业务费专项基金资助，项目编号：CHD2010JC082。同时论文研究获得长安大学基础研究室支持计划专项基金支持。IIAbstractFiberreinforcedcementbasecompositematerialsisakindofHighToughnessfiberreinforcedconcrete,whichshowshightoughness,durabilityandlesscrack,ItisakindofadvancedmaterialswhichisdesignedundermicromechanicalandhasthecharacteristicofContingency-hardenunderPressure.Notmorethan2%ofthefiberjoin,thelimittensilestrainoffiberreinforcedcementbasecompositematerialscanreachto3%~7%.Bethetargettofiberreinforcedcementbasecompositematerials,Choosetousenativematerials.Testingandanalyzeforcompressive(crushing)strength,tensilestrength,flexurestrength,elasticitymodulus,deformabilityetconFibermortar.Givetherelationshipofeachperformanceaboutfiberreinforcedcementbasecompositematerials.Theendpurposeistomakeanewmateriallikefiberreinforcedcementbasecompositematerialsandgivesomesuggests.Experimentmainlydothefollowingworks:（1）Readrelateddataandfindouttheperformanceoffiberreinforcedcementbasecompositematerials.Finallyfindoutthemainlyfactorswhichinfluencethestrengthoffiberreinforcedcementbasecompositematerials.Considersfourmainlyfactors：A.Thebasematerialstrength,B.TheextentofFiber.C.Theextentofwaterreducingagent.D.ThevarietyofFiber.Throughtheorthogonaldesignmethod,wecangettheexperimentgroups.（2）DoPhysicalandMechanicalpropertiestestonmaterialsandfiberreinforcedcementbasecompositematerials,Analysisofthetestdataandgivetherelationshipofthematerials.（3）Analyzingthetestdata,andbyusingthesoftwareorigintofitfiberreinforcedcementbasedcompositematerialphysicalandmechanicalperformance,thecurveofthematerialsconsumptionandthemutualrelationshipbetweenthematerialperformance,andpresentsfittingformula.（4）Damageformandtestthestrengthanddeformationofthefiberreinforcedcementbasedcompositematerial,whichcanvalidatethematerialhashighdeformationabilityandstrain-sclerosisphenomenon,thematerialdeformationabilityandtheenergydissipationcapacityarehigherthantheordinarycementbasedmaterial.Keywords:HighToughnessCementitiousComposites；Mixdesign；Theorthogonaldesignmethod；PhysicalandMechanicalpropertiesIII目录第一章绪论...................................................................................................................11.1高韧性纤维增强水泥基复合材料现状...........................................................................11.1.1纤维类别及性能........................................................................................................11.1.2高韧性纤维增强水泥基复合材料提出....................................................................21.2纤维增强作用研究..........................................................................................................31.2.1纤维在水泥基材料中的作用...................................................................................31.2.2纤维增强水泥基复合材料影响因素........................................................................41.2.3纤维增强增韧理论...................................................................................................61.3纤维增强水泥基复合材料应用......................................................................................71.3.1应用途径....................................................................................................................71.3.2工程实例....................................................................................................................81.4纤维增强水泥基复合材料的发展方向及市场需求.......................................................91.4.1发展方向....................................................................................................................91.4.2市场需求..................................................................................................................101.5研究目的及主要内容....................................................................................................101