超高强水泥基复合材料力学及收缩性能研究
Mechanical and Shrinkage Properties of Ultra-high Strength Cement Composites
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关键词：
超高强；水泥基复合材料；纤维；力学性能；体积收缩
Key words：
Ultra-high strength; Cementitious composite; Fiber; Mechanical property; Volume shrinkage
刊期：
2020年3期 No.287 P1-5
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2020.03.001.05
文章编号：
基金项目：
国家青年自然科学基金项目（51608273）； 江苏省高校自然科学研究项目（16KJB560008）；安徽建筑大学先进建筑材料安徽省重点实验室开放课题（JZCL201603KF）。
作者：
秦永鉴1，黄凯健1，王元纲1，王爱国2，吴建生3
单位：
1.南京林业大学土木工程学院，210037；2.安徽建筑大学 安徽省先进建筑材料重点实验室，合肥 230022；3.中煤科工集团南京设计研究院有限公司、南京科工煤炭科学技术研究有限公司，210018
摘要
摘 要：选取钢纤维和玄武岩纤维进行试验，研究了两种纤维掺量以及硅灰掺量对超高强水泥基复合材料抗压抗折强度、疲劳性能以及体积收缩率的影响。结果表明，纤维和硅灰的加入能有效改善水泥基材料的力学及收缩性能，钢纤维对水泥基材料强度提升较大，但玄武岩纤维表现出与材料更好的相容性，1.5%钢纤维、0.1%玄武岩纤维改善效果最明显，抗折、抗压强度分别提高了12.6%、3.0%和21.2%、2.7%，体积收缩率降低了12.2%、5.4%，且1.5%钢纤维的疲劳寿命是不掺纤维的近4倍，最大跨中挠度曲线呈现明显的阶段性特征；8%硅灰改善效果最大，抗折、抗压强度分别提高了13.3%、10.4%，体积收缩率降低了28.8%。
Abstract: Steel fiber and basalt fiber were selected for experiment, and the effects of the amount of two fibers, the amount of silica fume on the compressive and flexural strength and volume shrinkage of ultra-high strength cementitious composites were explored. The results show that the addition of fiber and silica fume can effectively improve the mechanical and shrinkage properties of cementitious composites. Steel fiber has great improvement in strength for cementitious composites, but basalt fiber exhibits better compatibility with materials. 1.5% steel fiber or 0.1% basalt fiber has the greatest improvement for the cementitious property, and the flexural and compressive strengths are increased respectively by 12.6%, 3.0% and 21.2%, 2.7%, respectively. The volume shrinkage rate is reduced respectively by 12.2% and 5.4%. The fatigue life of the specimens with 1.5% steel fiber is nearly 4 times that of the specimen without fiber, and the maximum mid-span deflection curve shows obviously characteristics of stages. 8% silica ash has the greatest improvement effect. The flexural and compressive strength increased respectively by 13.3% and 10.4%, and the volume shrinkage rate is decreased by 28.8%.
结论
（1）钢纤维和玄武岩纤维的掺加能提升水泥基复合材料的抗折、抗压强度。其中，钢纤维对抗折、抗压强度的提升要优于玄武岩纤维，当钢纤维掺量1.5%和玄武岩纤维掺量0.1%时，超高强水泥基复合材料的抗折、抗压强度提升最大，与不掺纤维相比，抗折强度分别提高了12.6%和3.0%，抗压强度分别提高了21.2%和2.7%。
（2）硅灰的掺加能提升水泥基复合材料的抗折、抗压强度。硅灰掺量8%时，超高强水泥基复合材料的抗折、抗压强度最大。与不掺硅灰相比，在不掺纤维的情况下，抗折强度提高了13.3%，抗压强度提高了10.4%。
（3）1.5%钢纤维对超高强水泥基复合材料疲劳性能提升效果明显，疲劳寿命是不掺纤维的近4倍，且最大跨中挠度曲线改善显著，有明显的阶段性特征，在一定程度上预防了疲劳破坏的突然性。
（4）纤维和硅灰的掺加均能降低超高强水泥基复合材料的体积收缩率。钢纤维对体积收缩率的改善要优于玄武岩纤维，在168 h时，相比于不掺纤维，掺加1.5%钢纤维和0.1%玄武岩纤维超高强水泥基复合材料的体积收缩率分别下降12.2%和5.4%。硅灰的掺加也能降低超高强水泥基复合材料的体积收缩率，随着硅灰的掺加，收缩率的波动幅度减小，且更早趋于稳定。在168 h时，相比于不掺硅灰，掺加8%硅灰的超高强水泥基复合材料体积收缩率降低28.8%。
（5）纤维和硅灰对于超高强水泥基复合材料力学及收缩性能的改善，从试验效果来看，钢纤维掺量1.5%、玄武岩纤维掺量0.1%、硅灰掺量8%为最佳。
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引用本文
秦永鉴,黄凯健,王元纲,等.超高强水泥基复合材料力学及收缩性能研究[J].混凝土与水泥制品,2020(3):1-5.
QIN Y J,HUANG K J,WANG Y G,et al.Mechanical and Shrinkage Properties of Ultra-high Strength Cement Composites[J].China Concrete and Cement Products,2020(3):1-5.
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