摘 要

随着土木工程的飞速发展，对于工程结构所用的水泥基材料的稳定性有了更高的要求，人们在追求水泥基材料高强度的同时由于其脆性所导致的开裂破坏也越发突出，成为限制其而应用的主要因素。掺入纤维可以提高水泥基材料的阻裂作用、抗拉强度和增韧作用。本文采用对比试件在一定的温湿度的条件下养护后，用比长仪测得不同龄期的长度变化推算出水泥胶砂的干缩性能，分析了不同纤维在不同体积率的情况下对新型水泥基复合材料体积稳定性能的影响，主要研究内容与结果如下：

进行体积稳定性实验，纤维采用钢纤维和玄武岩纤维，其中水灰比为定值，纤维体积率为变量，对比试验发现：随钢纤维体积率的上升，体积收缩率减小；随玄武岩纤维体积率的上升，体积收缩率没有缩小，反而有小幅上升；对于钢纤维和玄武岩纤维的混杂并且随着混杂体积率的上升，体积收缩率明显降低。

关键词：纤维；水泥基复合材料；干缩率；体积稳定性能

Study on volume stability of hybrid fiber cement matrix composites

Abstract

With the rapid development of civil engineering, the stability of cement base material used in the engineering structure had the higher request, the people in the pursuit of cement base material of high strength at the same time due to its brittleness cracking destruction caused by increasingly prominent, also become the main factor that limits its applications. The cracking resistance, tensile strength and toughening of cement-based materials can be improved by adding fiber. By contrast specimen under the condition of a certain temperature and humidity after curing, use than long instrument measured the length of the different age change calculated dry shrinkage performance of cement mortar, analyzed the different fiber under the condition of the different volume ratio on the properties of new cement base composite material volume stability, the main research contents and results are as follows:

Volume stability experiments, fiber using fiber and basalt fiber, including water cement ratio as constant value, fiber volume rate is variable, comparison study found that: as the rise of the steel fiber volume ratio, volume shrinkage ratio decreases; With the increase of basalt fiber volume, the volume shrinkage did not decrease, but increased slightly. For the mixture of steel fiber and basalt fiber, the volume shrinkage decreases with the increase of the volume ratio.

Key words: fiber; Cement-based composite materials; Drying shrinkage rate; Volume stability

目录

1绪论 1

1.1研究的背景和意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3目前研究存在的问题 8

2 实验方案 9

2.1方案原理 9

2.2 实验室温湿度 9

2.3实验设备 9

2.3.1搅拌机 9

2.3.2试模 10

2.3.3比长仪 11

2.3.4测量钉头 12

2.3.5捣棒 12

2.3.6电子天平 13

2.3.7量筒 13

2.4材料选取 14

2.4.1标准砂 14

2.4.2水泥 15

2.4.3钢纤维 15

2.4.4玄武岩纤维 16

2.4.5水 16

2.5砂浆的配合比设计 16

2.6材料的称量 18

2.7胶浆的搅拌 19

2.8胶浆的成型 19

2.9试件的脱模 20

2.9.1脱模前的处理和养护 20

2.9.2 脱模 21

2.10试件的测量 21

2.11结果的计算与处理 22

2.11.1试验结果计算 22

2.11.2结果处理 22

3实验结果及分析 23

3.1配比一和配比二的和配比三实验结果和分析 23

3.2配比一和配比四的和配比五实验结果和分析 27

3.3配比一和配比六的和配比七实验结果和分析 30

4 结论与展望 33

4.1结论 33

4.2展望 33

致谢 34

参考文献 35

1绪论

1.1研究的背景和意义

随着我国大跨度桥梁和高层建筑的发展，水泥基复合材料作为一种性能优越的结构材料，正越来越得到国内外广泛的应用。无论是高性能结构还是抗震结构的开发，对材料性能的要求越来越高，建筑工程领域迫切需求高强度的韧性材料已经是大势所趋。尽管混凝土相对于一些金属材料而言是一种较环保的材料，但随着需求量的迅速增加必然会造成生态环境的破坏，因为混凝土的大量使用就会使人们大量去开山采矿，从而引起生态环境的失衡，并且这些活动不符合可持续发展战略和保护生态环境的方针。所以，未来人们必须思考从根源上限制砂石水泥的使用，还必须考虑更多的工业废料的再生使用。然而，强度一直是混凝土的主要性能指标，在迫切高强度的同时，由于混凝土脆性所导致的开裂破坏也越发突出，成为限制混凝土应用的主要因素。水泥基材料具有抗拉强度低，韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺点，所以，传统的钢筋水泥基材料结构，由于外部环境的影响会造成裂缝的产生，裂缝的出现使得水泥基内部的钢筋接触空气或水等引起锈蚀而出现结构失稳、承载力降低而造成严重的工程事故。因此，就需要我们不仅一方面想着提高混凝土的强度，而一方面也想对混凝土的韧性有所加强。这样就出现了一个新的课题，如何去开发一种混凝土具有高强、高韧性、耐久性好、工作性能良好、抗冻抗裂性能好、工作稳定性好才是以后混凝土研究的一个重要方向。

这些年通过无数国内外研究人员的不断努力发现，要想让混凝土拥有着高强度的同时，也具有良好的韧性，那么向混凝土中掺入适量的纤维是一种很有效的技术途径。纤维主要有阻裂作用、提高抗拉强度、增韧作用。改善后的这种增强复合材料对强度有所提高同时对韧性也有所改善，也在一定程度上提高了混凝土的力学性能，抗渗抗裂的能力。这种纤维混凝土材料不仅提高了各方面的物理性能，另一方便也保护了生态环境、节约了资源的利用，符合可持续发展道路。迄今为止的科研成就，关于单重纤维混凝土研究已经较多了，研究成果也较为丰富。然而有机纤维和无机纤维有着不同的物理性质，它们的品种，弹性模量等有所不同。掺着单种纤维的混凝土材料，依旧会存在一定的缺陷，所以考虑添加多种纤维就可以互相弥补地方的缺陷，这样就能更好的去提高混凝土的性能。针对这种设想，国内外的一些研究人员开始对这种混杂纤维的叠加效应进行研究，研究结果显示两种不同性质纤维叠加作用后，复合材料的力学性能，及抗渗、抗裂、增韧都有了很大的提高。与只掺有一种纤维的一种尺寸的纤维复合材料相比较，混杂纤维水泥基复合材料的相关性能和使用年限将会得到很大提高。所以，混杂纤维水泥基复合材料的研究有着重要意义。