PVA纖維混凝土力學(xué)性能試驗研究.pdf

1、PVA纖維混凝土作為一種新型纖維增強水泥基復(fù)合材料，以微觀力學(xué)理論和斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ)。在彎曲荷載作用下該材料表現(xiàn)出多縫開裂模式和應(yīng)變硬化特性，表現(xiàn)出超高的韌性和良好的耐久性。本文利用國內(nèi)PVA纖維造價低的優(yōu)勢，采用部分國產(chǎn)PVA纖維代替進口PVA纖維，達到這種復(fù)合材料國產(chǎn)化、本地化的目的。利用四點彎曲試驗、立方體抗壓試驗，得到抗拉韌性優(yōu)異的國產(chǎn)PVA纖維與進口PVA纖維的最優(yōu)摻和比。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金資助項目(51108151)

2、、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）資助項目(2009CB623203)和河北省自然科學(xué)基金項目(E2012202097)開展了一系列的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴坍落度試驗表明，研究國產(chǎn)纖維和進口纖維摻入比例對復(fù)合材料流動性的影響。隨著纖維總摻量的增加，擴展度越來越小，即流動性越來越小;在纖維總量不變的情況下，進口纖維摻入之后的流動性明顯比國產(chǎn)纖維要好。⑵立方體試塊的抗壓試驗得出:試塊抗壓強度隨著總的纖維摻入量的增加而

3、增大，抗壓強度在27.8MPa～35.6MPa之間，此時的纖維摻入量分別為1.0％，2.0％。在PVA纖維的總的體積摻入量在2.0％時，隨著國產(chǎn)纖維摻入比例的增加，抗壓強度減小，抗壓強度在31.8MPa～34.8MPa，此時的國產(chǎn)纖維摻入量為0.4％，1.0％。⑶四點彎曲試驗得到PVA纖維混凝土材料的荷載-撓度曲線、荷載-應(yīng)變曲線。研究國產(chǎn)纖維和進口纖維摻入比例對材料的開裂荷載、開裂撓度、極限撓度、極限荷載的影響。采用“變形硬化系數(shù)法”

4、對材料的彎曲韌性進行評價，得到韌性優(yōu)異的國產(chǎn)PVA纖維與進口PVA纖維的最優(yōu)組分。⑷試驗結(jié)果表明：極限強度和極限撓度隨進口纖維摻量（即總的纖維摻入量）的增加呈現(xiàn)遞增趨勢。開裂強度和開裂撓度隨纖維摻量的增強呈現(xiàn)一定的波動性；纖維摻入總量為2.0％時，極限強度和極限撓度隨國產(chǎn)纖維摻量的增加呈現(xiàn)遞減關(guān)系。開裂強度和開裂撓度隨國產(chǎn)纖維摻量的增強呈現(xiàn)一定的波動性；通過觀察試件多縫開裂模式破壞形態(tài)得出，第一條裂縫首先出現(xiàn)在三等分點處兩個加載點中某一

5、點周圍，很快第二條裂縫會在另一個加載點附近出現(xiàn)。隨著荷載的增大，在純彎曲段內(nèi)會隨機的出現(xiàn)微細裂縫，裂縫的數(shù)量不斷增加，體現(xiàn)了材料的應(yīng)變硬化特性。試件的第一條微細裂縫會發(fā)展為主裂縫，最終導(dǎo)致試件破壞。⑸采用“變形硬化系數(shù)法DHI”評價材料的彎曲韌性。彎曲韌性因子計算分析得出：只摻入了進口纖維時，隨著纖維摻入比例的增加，彎曲韌性因子逐漸增大。全部摻入2.0％的進口纖維時，σ200時的變形硬化系數(shù)DHI為1.18，σ150時的變形硬化系數(shù)DH