PVA 增強水泥基復合材料在鹽凍環境下的微觀性能分析

張磊

內蒙古新維路橋工程有限責任公司 內蒙古 鄂爾多斯 017010

引言

一般認為，混凝土耐久性的內部研究主要是針對其內部的孔隙進行分析，界面過渡區作為混凝土內部的薄弱環節，與基體相比孔隙率高、強度較低。在氯鹽環境中，氯鹽更容易影響到混凝土的宏觀性能和耐久性能，而將PVA纖維增強水泥基復合材料凍融前后的結構特征拿到掃描電鏡上放大不同的倍數，從微觀的角度則會較好的解釋PVA纖維增強水泥基復合材料的抗鹽凍性能[1-3]。

1 試驗設計

1.1 試驗內容

本試驗研究內容為通過試驗分析、對比，探求聚乙烯醇纖維水泥基復合材料在鹽侵蝕和凍融循環雙重作用下的破壞特征及其破壞后的力學性能性，本試驗主要分為兩部分即抗鹽凍試驗和力學性能試驗。其他配合比不變的情況下，纖維摻量分別定為0%、0.5%、1%、1.5%、2%及在纖維摻量為1.5%的基礎上，分別摻入粉煤灰和硅粉，是試件制作的主要思路。試驗步驟基本分為四步，第一步為試件的制作，試件的制作前期，參考了大量的論文，并親自配比以求試件的最佳結果。第二步按《普通混凝土力學性能試驗方法》（GBJ 81-85）進行標準養護。第三步進行28d抗壓強度的測試，在養護28d后進行鹽循環試驗。第四步測定凍融后的抗折強度及結果分析并進行微觀分析。

1.2 試件設計與制作

本試驗考慮試驗內容、試驗設備及試驗規范等條件，試驗試件共分四類，前兩類每類為8組試件（每組3個），試件尺寸都為100×100×400mm，第一類試件為凍融循環試驗及凍融后的抗折強度試驗；第二類為對比試件既作為相應配合比的凍融后的抗折強度試驗在正常環境下的抗折強度的對比試件；第三類為凍融過程中的相應試件的SEM觀測，每組試件分別對應一個試件，尺寸為100×100×100mm；第四類為對應每組試件28d抗壓強度檢測試件，共8組（每組3個），試件尺寸為150×150×150mm。PVA纖維增強水泥基復合材料在一定鹽凍循環次數后，從100×100×100mm試件上取樣后用日本紫臺Hitachi S-3400NⅡ型掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope,簡稱SEM ）掃描電鏡做觀察分析。分別對本研究中八組試件試樣進行凍融前、凍融循環100次、凍融循環200次、凍融循環300次后取樣，進行纖維—漿體界面過渡區的界面形貌及微觀結構特征進行觀察。

2 試驗結果及分析

圖1為F-1.5組凍融150次放大40倍的SEM照片，根據圖1所示，PVA纖維在試件中亂向分布，且纖維的分散狀況良好；通過F-1.5組凍融150次放大200倍的SEM照片，摻纖維的基材，由于纖維存在阻裂作用，可顯著減少初始裂縫的數量，有效地抑制裂縫的寬度和長度，大大降低生成通縫的可能性。

通過SEM觀察，可得纖維摩擦受力由表至內分層次破壞。凍融前試件原有微裂縫，在凍融初期階段混凝土相對動彈模量的下降主要由這些初始微孔、微裂縫等缺陷決定。

F-1組、F-1.5組凍融200次放大2000倍的后SEM照片顯示，纖維摻量適量的試件裂紋數量較少，寬度較窄，PVA纖維的摻入對抗凍性的提高非常有利。

圖1 SEM照片（×40）

3 結束語

針對在氯鹽侵蝕及凍融循環耦合作用下的PVA增強水泥基復合材料，通過試驗觀測其微觀性能，得到的結論如下：

（1）摻纖維的基材，由于纖維存在阻裂作用，可顯著減少初始裂縫的數量，有效地抑制裂縫的寬度和長度，大大降低生成通縫的可能性。

（2）在凍融初期階段混凝土相對動彈模量的下降主要由這些初始微孔、微裂縫等缺陷決定。

（3）纖維摻量適量的試件裂紋數量較少，寬度較窄，PVA纖維的摻入對抗凍性的提高非常有利。