PVA纖維長(zhǎng)度對(duì)超高韌性水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

余保英，周建偉，孔亞寧，楊 文，程寶軍

(中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院，成都 610094)

0 引 言

超高韌性水泥基復(fù)合材料(Ultra-High Toughness Cementitious Composites，簡(jiǎn)稱UHTCC)，最早由密歇根大學(xué)的Li基于微觀力學(xué)和斷裂力學(xué)基本原理研制開發(fā)[1-2]。UHTCC具有顯著的應(yīng)變硬化特征，在拉伸載荷下可以產(chǎn)生多條細(xì)密裂縫，極限拉應(yīng)變可以穩(wěn)定達(dá)到3.0%以上[3-4]。隨著建筑工程應(yīng)用的發(fā)展，研究人員對(duì)UHTCC的直接拉伸性能、壓縮性能、彎曲性能、抗?jié)B性能等方面展開了大量的研究工作[5-8]。Li等[9]采用進(jìn)口纖維制備了極限拉應(yīng)變穩(wěn)定達(dá)到3.6%～4.5%，極限抗拉強(qiáng)度4.5～6.0 MPa，對(duì)應(yīng)裂縫寬度在100 μm以內(nèi)的UHTCC。徐世烺等[10]通過水泥基復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變率的增加，UHTCC材料的動(dòng)態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)由應(yīng)變硬化主導(dǎo)向損傷軟化主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。李慶華等[11]研究發(fā)現(xiàn)UHTCC的層裂過程相比混凝土具有更多的韌性特征，在同等應(yīng)變率下，UHTCC與靜態(tài)抗拉強(qiáng)度相近的混凝土相比，層裂強(qiáng)度高出10 MPa左右，且UHTCC的層裂強(qiáng)度具有明顯的應(yīng)變率敏感性。司豆豆等[12]通過纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋與超高韌性水泥基復(fù)合材料黏結(jié)性能試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，UHTCC具備的較高強(qiáng)度和韌性對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋與其黏結(jié)強(qiáng)度發(fā)揮著積極的作用效果。

目前的研究現(xiàn)狀表明使用聚乙烯醇(PVA)纖維研制UHTCC的技術(shù)相對(duì)成熟，材料具備應(yīng)變硬化效應(yīng)和較高的極限拉應(yīng)變[7,13-15]。李悅等[16]報(bào)道了PVA纖維摻量對(duì)水泥基材料力學(xué)性能的影響，建議纖維的最佳體積摻量為2.0%，且摻入日本PVA的UHTCC的拉伸應(yīng)變硬化現(xiàn)象最為顯著，高于國(guó)產(chǎn)PVA纖維。……