不同石粉及掺量对高延性工程水泥基复合材料的性能影响

摘要

本文研究了花岗斑岩石粉（GP）、石灰石粉（LP）、石英石粉（QP）分别以20%、40%、60%、80%、100%等质量取代河砂制备工程水泥基复合材料（Engineeredcementitious composites,ECC）的宏观力学性能、自收缩性能和微观结构性能。力学性能试验结果表明：各拉伸试样峰值应力和极限拉应变随石粉取代率的递增先减小后增大，而抗压强度和抗折强度随石粉取代率的增加而增加，当石粉取代率为100%时，各试样力学性能最优，其中拉伸峰值应力达到4.4 MPa及以上，极限拉应变超过4.2%，抗压强度超过50 MPa，抗折强度超过18MPa，较基准组试样的力学性能有较大程度的提升。自收缩试验结果表明：各试样的自收缩随石粉取代率的增加而变大，当石粉完全取代时，掺GP、LP、QP的自收缩较基准试样分别增加了117.3%、127.3%、119.5%，为此，石粉取代河砂后对基体的稳定性产生了不利影响。微观结构试验结果表明：掺入石粉可以成为水化产物的成核基体并能促进其反应，其中石灰石粉促进效果最好；当各石粉掺量较大时，聚乙烯醇（PVA）纤维在基体中的分散性得到改善，基体和纤维能够共同承受荷载作用与协调变形，充分利用基体和纤维自身的强度。采用Logistic模型对自收缩试验结果进行拟合，得到的ECC自收缩预测模型预测效果较好，表明本模型具有一定的适用性。

关键词

工程水泥基复合材料 / 花岗斑岩石粉 / 石灰石粉 / 石英石粉 / 聚乙烯醇纤维 / 自收缩 / 微观结构

基金资助

中国铁路总公司科技研究开发计划项目（P2018G004）; 长江学者和创新团队发展计划项目（IRT＿15R29）