高性能水泥基复合材料

本文旨在提高传统水泥基材片面强调强度，导致材料收集性能差，研究极高强度水泥基复合材料的力学和收集特性，从折叠、抗拉强度、疲劳性能及其体积缩水率，探索不同类型纤维和硅灰混合对极高强度水泥基复合材料的影响，提高各种纤维和外加剂，提高极高强度水泥基复合材料的配合比设计，对工程应用具有一定的指导意义。

1试验研究

1.1原料

P是本实验的选择·Ⅱ42.5级水泥；硅灰由四川某公司生产，表观密度为1290kg/m3，比表面为21500m2/kg；厦门ISO标准砂选用砂；聚羧酸减水剂外加剂；混合水为饮用水；江苏宜兴某公司生产的波纹钢纤维为钢纤维。钢纤维和玄武岩纤维的物理物理性能见表1、表2.

1.2试验方案

实验选择两种基本配合比，实际见表3。钢纤维的体积掺量为0、0.5%、1.0%、玄武岩纤维的体积掺量为1.5%、0.1%、0.2%、0.3%，硅灰掺量(含掺合料质量浓度)为0、5%、8%、10%。

参照GB/T17671-1999《水泥砂强度试验试验方法(ISO法)》和JC/T603-2004《水泥砂干缩试验方法》×40mm×疲劳试验的样品尺寸为40mm，为380mm×65mm×50mm，体积收缩试验的样品尺寸为280mm×25mm×25mm，每组形成3个试块。试样成型24小时后，放入养护箱进行维护。标准维护28d后，进行抗折、抗压强度试验和疲劳试验。在疲劳试验中，静载强度是每个配合比制作的三个试样的平均值。疲劳寿命选择的参数为5Hz、负载方法正弦波和大应力水平S选值0.6，即循环过程中最大应力值与静载强度的比率，体积缩水率试验测量试样7d中的体积缩水率。

2.测试结果及分析

2.1物理性能

2.1.1抗拉强度

钢纤维掺量对水泥基复合材料抗拉强度的危害结论见图1。从图1可以看出，水泥基复合材料的抗拉强度随着钢纤维掺量在0~1.5%之间的增加而逐渐增加。与标准化水泥基复合材料相比，水泥基材料的抗拉强度最大提高83.3%，无需钢纤维和硅灰。当钢纤维掺量为1.5%时，水泥基复合材料的抗拉强度较大，当硅灰掺量在0~10%之间变化时，与无纤维相比，极高强度水泥基复合材料的抗拉强度分别提高21.2%、19.1%、17.6%、19.2%。

玄武岩纤维掺量对水泥基复合材料抗拉强度的危害见图2。图2显示，玄武岩纤维掺量为0、0.1%、0.2%、随着0.3%的变化，极高强度水泥基复合材料的抗拉强度显示出先增后减的趋势。玄武岩纤维掺量为0.1%时，抗拉强度较大。与无纤维相比，当硅灰掺量发生变化时，抗拉强度分别提高了2.7%、5.1%、2.0%、5.8%。

硅灰掺量对水泥基复合材料抗拉强度的危害见图3。从图中可以看出，当硅灰掺量在0~10%之间变化时，极高强度水泥基复合材料呈先增后减的趋势。当硅灰掺量为8%时，抗拉强度较大。与无硅灰相比，抗拉强度分别提高了10.4%、9.7%、7.1%。不难看出，单掺硅灰的水泥板复合材料抗拉强度大大提高。一方面，由于纤维混合后自身强度大，提高强度不明显。另一方面，也说明纤维的添加在一定程度上影响了水泥基复合材料的致密性，纤维与水泥石之间的界面过渡区削弱了强度的提高；虽然混合纤维的强度值超过了混合玄武岩纤维，但混合玄武岩纤维的提高强度超过了混合纤维，这表明钢纤维对强度的提高主要体现在其优异的特性上，但在与材料的相溶性方面，玄武岩纤维优于钢纤维。