1、外文原文http:/ 中文 5135 字 胶凝复合材料脆性改性方法研究 庞朝明，孙炜， LEUNG Christopher KY2 (1 材料科学与工程学 院、东南大学、江苏省重点实验室的建筑材料、南京 ,中国211189；2 部门土木与环境工程系、香港理工大学、中国香港特别行政区 ) 文摘 :本文提出了有效的方法来增加含 2%粉煤灰掺量的胶凝 PVA纤维复合材料的拉应变。试验结果表明，固化条件对拉伸性能有显著影响。加入适量体积份数的橡胶颗粒和轻集料的胶凝复合材料在中期大大提高了拉伸应变能力，但在后期效果减弱。在某种程度上由于聚合物膜的形成，阻 碍了水泥的水
2、化 EVA能提高胶凝复合材料的拉伸性能。 关键词：高延展性胶凝复合材料 (HDCC)；拉伸性能、高含量的粉煤灰；橡胶颗粒；轻质骨料；乙烯乙烯醇乳胶粉 1介绍 胶凝复合材料被广泛应用于大量结构材料。然而，由于胶凝复合材料固有脆性胶凝复合材料在很多工程的应用中受到限制。一直以来研究人员通过各种办法来改变其脆性。因此纤维增强复合胶凝材料（ FRCC）应运而生。相比较于常用混凝土 FRCC 拉或弯曲性能因各种裂纹形成而受到破坏。在过去二十年里李、 Leug、吴 1-3等研究了纤维的连接应力，根据能量吸收大小及缺 陷尺寸两种参数提出了高延展性胶凝复合材料理论（这里及
3、以后简称 HDCC）或伪延性应变硬化复合材料或假性复合材料。现已证明，脆性复合材料的延展性可通过样品高强度区的大量裂纹和样品假硬化（ PSH）而获得。此后李和他的同事完善了胶凝复合材料的假硬化理论，并提出了复合材料设计这一特殊理论。该理论基于微观力学参数，侧重于材料组成和内部界面。他们造出了应变能力为 3%-6%的高性能胶凝复合材料，其应变能力远远超过传统的胶凝复合材料。 近年来，越来越多的研究者致力于纤维增强复合材料的研究。然而在非连续随机纤维增强材料中却不容 易实现假硬化。由于原材料的差异也会造成胶凝复合材料性能的差异。于此同时现有的设计方法理论依赖于实验微观力学的参数，如断裂
4、韧度、纤维含量、纤维增强、纤维分布、应力和连接在纤维之间的界面特性等。 当前研究的重点是找到有效提高 HDCC 拉伸应变的方法。众所周知，固化条件可显著影响胶凝复合材料的微观结构和宏观性能。考虑到实际工程中胶凝复合材料往往暴露于不同的环境下，有不同的固化条件，故本研究根据应用环境的不同来研究不同的固化条件。对脆性胶凝复合材料，基体开裂强度由基体韧性和在样品应力处的最大裂纹或缺陷而决定。基体开裂 强度表明，基体裂纹由断裂过程控制，并不是无限的变化，而是伴随着裂纹尺寸的增加在高硬度裂纹应力处达到一个较低范围。此外，先前存在的非连续性缺陷或空位可以释放裂纹尖端应力场，降低裂纹尖端应力差异
5、性并且消耗更多能量。为保证形成大量裂纹可引入认为缺陷来降低裂纹尖端韧性和对缺陷能量的吸收来增加裂纹尺寸。因此，不同的材料，如橡胶颗粒、优质轻骨料可添加到胶凝复合材料中来增加材料的应力应变能力。 2.实验 使用特绿岛商标的 P II52.5 水泥 .粉煤灰粒径范围主要在 2 m-10 m,在 7天、 28 天、 90 天的抗压活性指数分别为 86%、 84%和 96%。此数据以 ASTM（美国材料实验协会） c311-04 为标准。使用由日本 Kuraray 有限公司生产的聚乙烯醇纤维（ PVAF）。其密度、长度、直径分别是 1.3g/cm3、
6、 12mm、 38 m.其弹性模量和伸长率分别为 33GPa、 6.5%。石英烟状颗粒、石英填料、石英砂粒子直径分别为 1 m-20 m、 1 m-15 m 和 50 m-200 m。 AVDA105 外加剂（缩写 Sp）是 Grace Co.LTD 公司生产的，其固体含量为 23%。本实验用到的 Sp400(缩写为 Sp4)是乙烯乙烯醇（缩写 EVA）乳胶粉，由日本 Kuraray 贸易公司生产。轻集料 (缩写 LA)粒径大小在 1mm-3mm 之间，其密度是 1500Kg/m3,松散容重为 780Kg/m3。本实验还用到了粒径为 0.4mm 的橡胶粉末。 &nb
7、sp;试样在成型 24 小时后拆模，相对温度和湿度分别为 20+2 、（ 60+5） %，在水中养护，温度为 27 (据 BS 标准 )，用于测拉伸性能和抗压性能的试件规格分别为 350mm 50mm 15mm、 40mm 40mm 40mm。用游标卡尺精确测量试样尺寸并且试样表面要打磨光滑在进行实验 ，以保证结果的准确性。进行实验的同批试样不少于 3 个。 拉伸性能试验用 MTS810-25 系统，拉伸速率为 0.15mm/min。为使数据准确，在 150mm 范围内采用线性可变位移传感器来测量位移。第一个裂纹应变 、应变峰值 和最大应变
8、 对应于第一次应变力 ，此时第一条裂纹出现，当压力达到最大值时压力峰值出现，当压力下降到最大值的 90%时损伤出现。 3.结果 3.1 养护条件对 HDCC 机械性能的影响 根据先前的工作，所用到的两种配合比如表 1 所示。例如 SP4 和 W1 组中粉煤灰含量较高，水性粘结剂（水泥、粉煤灰 ）较少。 表 1 HDCC 配合比 分组 水泥 FA SP4 砂 水 Sp PVFA SP4 1 3.9 0.1 1.0 1.1 0.022 0.090 W1 1 4.0
9、 0 1.0 1.0 0.023 0.096 为比较不同固化条件对材料拉伸性能的影响， SP4 的四中固化条件如下：固化后在室温下进行干养护，这对应于表 2 中的符号 D；室温下干养护 3 天然后在水中养护，这对应于表 2 中的符号 W3D；水中养护 7 天再进行室温下干养护，这对应于表 2 中的 W7D；水中养护 28 天，这对应于表 2 中的 W。对 W1 组试样先 7天水中养 护再室温下干养护和 28 天水中养护两种养护方式。表 2 列出了材料的拉伸强度、应变和抗压强度在 7 天和 28 天不同的养护条件下的数据。 表 2 HDCC 在不同养护条件下的实验结果
10、SPD4 SP4W3D SP4W7D SP4W W1 7 天 28天 7 天 28天 28天 90 天 7 天 28天 W7 W28 W7D Tfc/MPa 2.68 2.36 2.91 2.54 3.26 3.28 2.70 3.36 2.76 3.65 3.62 fc/% 0.08 0.069 0.075 0.096 0.080 0.089 0.119 0.06 0.080 0.047 0.128 Tp/MPa 3.30 3.39 3.76 3.14 4.07 3.62 3.17 4.02 3.27 3.81 4.69 p/% 1.53 3.95 2.69 2.56 2.82 2.58 2.78 0.77 1.05 0.35 2.94
