《微細鋼纖維/PVA纖維混雜超高韌性水泥基複合材料研究》是依託浙江大學，由李賀東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微細鋼纖維/PVA纖維混雜超高韌性水泥基複合材料研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：李賀東
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超高韌性水泥基複合材料（簡稱UHTCC）因具有顯著應變硬化特性和卓越耗能能力，有潛力成為套用於高層、橋樑和防護工程以顯著提高結構安全性的理想材料。但這類結構普遍對混凝土有高強度要求，極大限制了目前普遍處於中低強度的UHTCC在此類工程中的套用。UHTCC高強度化是必然趨勢，隨之可能導致應變硬化特性顯著降低。為解決這一矛盾，本項目擬採用微細鋼纖維/PVA纖維混雜技術，開展基體最佳化、攪拌工藝最佳化、單絲纖維拉拔特性、混雜UHTCC 設計模型、軸拉、軸壓特性等一系列研究工作，開發出強度等級不低於C60，準三維極限拉應變不低於1%-2%的新型UHTCC。本項目揭示的單絲纖維拉拔特性、纖維混雜效應以及UHTCC力學特性應變率效應發生機理都將為進一步纖維改性和UHTCC性能最佳化提供必要的科學依據，基於三維尺度UHTCC本構模型的提出將為其在高層結構等結構中的套用提供必要設計參考依據。
結題摘要
超高韌性水泥基複合材料具有顯著的應變硬化性能和優異的裂縫無害化分散能力，同時還具有良好的耐久性和抗疲勞性能，該類材料在結構抗震、橋樑結構和防護工程等領域有著廣泛的套用前景。用於結構時，這些工程往往對材料抗壓強度有較高的要求（通常C50是很多工程的一個門檻），傳統的UHTCC僅有20~40MPa左右，難以滿足要求。追求UHTCC高的抗壓強度往往會導致應變硬化性能的顯著降低，單純使用PVA纖維很難實現兩者的統一，將PVA纖維和鋼纖維混雜使用是一個潛在可行的技術路線。本項目開發了一套新型單根纖維拔出實驗試樣模具及成型方法，該方法的實施有望解決現有方法依賴纖維廠家的配合、依賴高精度切割機及熟練操作人員、對纖維無切割、測試時試樣可以獲得較為一致的邊界條件，這些改進保證了今後的單根微細纖維拉拔試驗使用商用短切纖維即可進行，試驗過程更趨於合理，實驗結果將更加可靠，未來可為纖維/基體界面性能表征提供更有利的試驗方法，未來可以為相關力學模型的簡歷提供更可靠的科學依據；本項目遺憾未能利用PVA纖維和鋼纖維混雜實現三維尺寸下極限拉應變達到1%~2%的C60UHTCC，但幸運的是，採用對基體改性的方式，實現了UHTCC抗壓強度和應變硬化性能的同步提升，研究得到抗壓強度50MPa的UHTCC材料，其極限拉應變利用三維尺寸試件測試可達到4%以上，可為一些結構工程的建設提供性能更加優異的UHTCC材料；；此外，本項目對鋼纖維外形進行了最佳化，用其製備的新型高受壓韌性混凝土抗壓強度可達到170MPa以上，極限壓應變可達到5%以上，該材料預計未來在防護工程和結構抗震等領域都有著廣闊的套用前景。
