摘 要

强度一直是凝土的主要性能指标，在追求高强度的同时，由于混凝土脆性所导致的开裂破坏也越发突出，成为制约混凝土应用的重要因素。因此，对混凝土韧性的研究成为广受研究者关注的领域。在这样的背景下，国际材料科学工作者与工程界曾开展了半个多世纪的关于新型材料的研究与探索，经过较长时间的探索，国际材料科学工作者发现在水泥基中掺加纤维有助于克服普通水泥的缺点，改善性能并能够进一步扩大应用领域。由此开发了一系列纤维增强水泥基复合材料。

水泥基复合材料可以通过不同类型纤维、不同纤维的相对含量、不同的几何尺寸进行设计以保证材料的韧性。 将两种或两种以上不同的材料按照一定的方式方法结合在一起，使其产生具有一定目的的性能要求，除了保留原来组成材料的各自特征外，还产生诸多性能优于原来材料的全新材料，就是我们要得到的“复合材料”与之前单独的材料相比较，符合材料能够使其力学性能，物理性能以及化学性能等方面有较好的改善。符合材料一般包括两个相，第一个叫做“分散相”，分散相一般由胶体状，颗粒状和纤维状态组成。

关键词：混杂纤维； 水泥基复合材料；力学性能； 钢纤维； 玄武岩纤维

Study on mechanical properties of hybrid fiber cement matrix composites.

Abstract

Has been the main performance index of the concrete strength, in the pursuit of high intensity at the same time, due to the brittleness of concrete cracking destruction caused by increasingly prominent, also become the important factor of restricting the concrete application. Therefore, the research on the toughness of concrete has become a field of concern for researchers. In this context, the materials science workers and engineering has carried out more than half a century of research and exploration of new materials after a long time, the international materials science workers found in the cement mixed with fiber helps to overcome the shortcoming of ordinary cement, improve performance and be able to further expand the application field. A series of fiber reinforced cement matrix composites were developed.

Hybrid fiber composite cement base composite material can be used according to the structure of the hybrid fiber cement base composite material performance requirements can be through the relative content of different kinds of fiber, different, different geometry design to ensure the material of willfulness. To two or more different materials according to certain methods together, make its produce the performance requirements of a certain purpose, in addition to the individual features of original material, also have so many performance is better than that of the original materials of new materials, is what we want to get "composite" compared with single materials before, it can conform to the material mechanical properties, physical properties and chemical properties, etc, have a good improvement. The compatible material usually consists of two phases, the first of which is called the "dispersed phase". The dispersed phase is usually composed of colloidal, granular and fibrous phases. When the net with cement slurry, mortar or concrete do basic materials, made from fiber reinforced material, is composed of composite materials are generally called "fiber reinforced cement matrix composites" or simply the "fiber cement composites. Fiber and cement matrix composite is to overcome the weakness of cement matrix.

Keywords: Hybrid fiber; Cement-based composite materials; Mechanical properties; Steel fiber; Basalt fiber

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1研究背景和意义 - 1 -

1.1.1纤维的主要作用 - 2 -

1.1.2水泥基体的作用 - 2 -

1.1.3纤维与水泥的相互影响 - 3 -

1.2国内外研究现状与发展历程 - 3 -

1.2.1国内研究现状 - 3 -

1.2.2国外研究现状 - 4 -

1.3目前研究存在的问题 - 6 -

1.3.1目前的研究 - 6 -

1.3.2存在的问题 - 6 -

2 实验方案 - 9 -

2.1实验室 - 9 -

2.2实验设备 - 9 -

2.2.1搅拌机 - 9 -

2.2.2试模 - 10 -

2.2.3振捣台 - 11 -

2.2.4抗折强度试验机 - 12 -

2.2.5抗压强度试验机 - 13 -

2.2.6电子天平 - 14 -

2.3材料选取 - 15 -

2.3.1标准砂 - 15 -

2.3.2水泥 - 15 -

2.3.3钢纤维 - 16 -

2.3.4玄武岩纤维 - 17 -

2.3.5水 - 18 -

2.4砂浆的制备 - 19 -

2.4.1配合比 - 19 -

2.4.2材料的秤取 - 19 -

2.4.3搅拌 - 20 -

2.5试件的制备 - 21 -

2.5.1试模的处理 - 21 -

2.5.2成型 - 22 -

2.6试件的养护 - 23 -

2.6.1脱模前的处理和养护 - 23 -

2.6.2脱模 - 23 -

2.6.3水中养护 - 24 -

2.7本章小结 - 24 -

3 实验数据整理与结果分析 - 25 -

3.1总则 - 25 -

3.2抗折强度的确定 - 26 -

3.3抗压强度的确定 - 27 -

3.4试验结果的对比分析 - 28 -

3.5本章小结 - 34 -

特色与创新之处 - 35 -

结 论 - 36 -

实验结论 - 36 -

展望 - 36 -

致 谢 - 37 -

参考文献 - 38 -

1 绪 论

1.1研究背景和意义

随着现代建筑向大跨度、高层化发展的需要，对作为承重结构的混凝土性能的要求也越来越高。然而，强度一直是凝土的主要性能指标，在追求高强度的同时，由于混凝土脆性所导致的开裂破坏也越发突出，成为制约混凝土应用的重 要因素。因此，对混凝土韧性的研究成为广受研究者关注的领域。普通水泥基复合材料具有很高的抗压强度，较大的刚度与较好的长期耐久性，但存在凝结与硬化过程中收缩大，抗拉强度低，极限延伸率小以及抗冲击性差等缺点。随着水泥基复合材料抗压强度的大幅度提高，干缩与脆性问题也显得更为突出。为了克服普通水泥的以上缺陷，可以在其中配用非预应力或预应力钢筋，但是钢筋仅仅配用在一定位置，钢筋还需要一定的保护层，所以导致钢筋厚度大，单位体积的质量较大，并且基材的塑性收缩裂缝仍然存在。

在这样的背景下，国际材料科学工作者与工程界曾开展了半个多世纪的关于新型材料的研究与探索，经过较长时间的探索，国际材料科学工作者发现在水泥基中掺加纤维有助于克服普通水泥的缺点，改善性能并能够进一步扩大应用领域。由此开发了一系列纤维增强水泥基复合材料。混杂纤维复合水泥基复合材料可以根据结构的使用性能要求混杂纤维水泥基复合材料可以通过不同类型纤维、不同纤维的相对含量、不同的几何尺寸进行设计以保证材料的任性。 将两种或两种以上不同的材料按照一定的方式方法结合在一起，使其产生具有一定目的的性能要求，除了保留原来组成材料的各自特征外，还产生诸多性能优于原来材料的全新材料，就是我们要得到的“符合材料”与之前单独的材料相比较，符合材料能够使其力学性能，物理性能以及化学性能等方面有较好的改善。符合材料一般包括两个相，第一个叫做“分散相”，分散相一般由胶体状颗粒状和纤维状态组成的。当用水泥净浆，砂浆或混凝土做基本材料，用纤维做增强材料，则组成的复合材料一般称为“纤维增强水泥基复合材料”或简称为“纤维水泥复合材料。纤维与水泥基体相复合是为了克服水泥基体的弱点。

1.1.1纤维的主要作用

用于水泥基复合材料的纤维种类很多，有钢纤维、石棉纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、维纶纤维和聚丙烯纤维等。