常琛

0 引言

纖維增強水泥基復合材料以水泥凈漿、砂漿或混凝土為基體，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維作增強材料所組成水泥基復合材料的總稱。纖維增強水泥基復合材料具有抗裂、大延性、高韌性、抗沖擊、抗?jié)B、抗剪、耐高溫、耐腐蝕、良好的化學穩(wěn)定性和優(yōu)越的能量吸收能力，在減小混凝土裂縫、提高混凝土耐久性、改善混凝土脆性破壞、電學性能等方面都起了重要作用。隨著人們對工程質量的要求日益提高，對纖維增強水泥基復合材料的需求也不斷發(fā)展變化，本文對再生砂漿粉纖維增強水泥基復合材料拉伸及開裂性能研究。

1 纖維增強水泥基復合材料

所處不同區(qū)域不同環(huán)境的建筑物，以及使用功能和性質不同的建筑物，對建筑材料的要求也各不相同。纖維增強水泥基相較于傳統(tǒng)的水泥基來說優(yōu)勢更明顯，所以在建筑工程中得到了全面的推廣和使用。但是對于纖維的加入，只能是加入某種纖維，來提高水泥機某方面的性能。經過實驗表明，不同的纖維能影響水泥基復合材料的不同的性能。比如，如果想增強水泥基復合材料的拉伸性和抗壓性，可以通過加入碳纖維或者是鋼纖維，如果想提高其韌性，可以通過加入乙烯醇纖維或者是乙烯類的纖維。為了能夠使水泥基復合材料滿足全方位的功能要求，可以通過將多種纖維同時加入到材料中，這樣可以使每種纖維都能對材料產生更好的影響效果。

2 纖維水泥基材料拌合物的表征參數(shù)

對于材料流動性的檢測，一般都是通過單點的檢測，為了能使測試數(shù)據(jù)更加的精確，一般都要通過很多輪的實驗才能得出最終的結論。一般用得比較多的測試流動性的儀器有：平板測試儀、葉片測試儀和同軸測試儀。把纖維水泥基材放入流變儀器中，通過特定的模式，就能看到相對應的受力曲線，通過對流變曲線中各個參數(shù)的分析和計算，可以得出纖維最終的抗拉性抗塑性和抗扭轉力值。傳統(tǒng)的流變模型測試材料整體流變性能，一般可以測出來變形和應力參數(shù)。為了使水泥基材料流動，性能測試數(shù)據(jù)更加準確。往往需要測試很多組數(shù)據(jù)，單一的數(shù)據(jù)不具有說服力，可以測試塑性粘度和屈服應力。塑性粘度是指材料在抵抗外力的情況下，所產生的變形能力，屈服應力就是在材料流動的過程中所產生的剪應力。另外還有一些其他的測試方法和參數(shù)指標都可以反映出纖維水泥基材料的流動性。

3 試驗概況

3.1 材料及配合比

本次試驗中所使用的再生性質的粉體有磚粉，混凝土粉和砂漿粉。把建筑垃圾通過機器進行粉碎，使其形成骨料，然后再使用球磨機將其粉碎成各種形狀和粒徑大小的骨料，這樣不但可以使水泥基材料整體的使用效果更明顯，可以提高材料整體的結構性能。

3.2 試驗結果與分析

將上述配比的骨料制成混凝土構件，然后再將其進行分組，每組四個，分四組，分別進行LVDT 的實驗，實驗過程中，需要將每組構件所實驗出的結果一并記錄在冊，并且統(tǒng)一描繪出應變的曲線圖，如圖1 所示。從圖中不難看出，每組構件的應變能力以及開裂現(xiàn)象都趨于理想值。根據(jù)國家的相關標準，鋼筋在受力情況下所產生的形變應大于7%，以此得出，通過加入纖維對應的水泥基復合材料，已經全面滿足鋼型材的延展性要求。

圖1 FRCC 四組試件應力-應變典型代表曲線

從表1 很容易得出，當mp 材料替代水泥之后，材料整體的強度有所降低。對于不同的含量，對材料整體強度的影響也不同。當含量在13%，30%，50%時，材料的剪應力分別下降7%，18%，材料的極限受力下降10～16%。含量在13～25%時，材料的剪應力與極限應力幾乎下降了相等的幅度，若將含量提高到50%，材料所受的力整體下降幅度都很大。其原因就是當再生材料代替水泥之后，材料中氧化鈣的含量降低，所以降低了材料的強度，而且材料中膠凝性的物質減少之后，也會降低整體結構的密閉性。一般再生材料的顆粒度較小，所以填充效果會更好一些。所以當再生材料含量比較大的時候，材料強度下降幅度會較小。當再生材料的含量從13%上升到25%時，材料的延伸性會提高，但是初始應力值浮動不大，極限應力上升了將近40%左右，當再生材料的含量增加到50%的時候，材料的延展性上升10%。所以得出以下結論，當再生材料的含量為25%時，對材料整體強度的提高值最大，當超過25%，整體強度會隨著含量的增加而降低。對于構件所承受剪應力為極限值的情況下，裂縫程度如上圖所示，對于受力區(qū)構件內部的裂縫基本分布得很均勻。

表1 RMP-FRCC 不同取代率配合比相關指標的實驗室測值

4 研究和應用中需要解決的問題

（1）上述實驗過程最多的就是對材料的壓縮和彎曲，而對于多種纖維同時摻入的情況還需要加強研究。（2）對于現(xiàn)在所使用的水泥基復合材料中所插入的纖維，一般都是尺寸較大的，缺少一些尺寸較小的，比如納米或者是微米類的纖維，以此可以提高水泥基材料多種尺寸和多種強度的受力。（3）對于現(xiàn)階段所得出的纖維可以增強水泥基復合材料性能實驗數(shù)據(jù)相對零散，所以必須進行系統(tǒng)化的分析。目前實驗中，一般都是研究纖維在物理受力方面的性能，還需要對纖維、對水泥基復合材料整體的耐性等方面性能的提高建立系統(tǒng)的實驗，可以為hfrcc 提供更多的可參考的實驗數(shù)據(jù)，可以作為之后研究上的一個加強環(huán)節(jié)。（4）對于纖維的摻入，對于材料性能的改變，通常都是定性的分析，而沒有對纖維的摻入量做定量的研究。（5）對于纖維的定量分析一般都是分析纖維在水泥基材料中的分散性能，也是未來hfrcc 研究的一個重點。（6）對于現(xiàn)階段的實驗中所得出的纖維可以增強水泥基復合材料的性能，多半是集中在物理受力和抗性方面，而對纖維本身的特性和其韌性的研究數(shù)據(jù)很少，所以對于h 二cc 后續(xù)的研究需要對纖維整體的延展性和韌性都要更加深入了解。

5 結語

綜上所述，本文研究了再生砂漿粉對制備纖維增強水泥基復合材料拉伸及開裂性能的影響，根據(jù)研究結果和討論，可以得出以下結論：（1）再生粉料的顆粒微細，比表面積較高，粒度分布比較均勻。RMP 和RBP 的加入增加了二氧化硅的含量，可以增強其與基體間的二次水化反應，RCP 的利用顯著增加了水泥基材料的碳酸鈣含量，再生粉體的摻入可有效提高纖維增強水泥基復合材料的拉伸和彎曲強度。（2）RMP、RBP反應性的增加，在基本不降低拉伸應變的情況下，有助于提高FRCC 的單軸拉伸強度。FA 的摻入削弱了纖維與基體的化學粘結，改善界面特性，從而增大了極限應變，優(yōu)化了纖維增強水泥基復合材料的應變硬化特性。（3）在建立纖維橋聯(lián)應力模型時應綜合考慮纖維取向、應力衰變和斷裂模式等的影響，目前還沒有一個有效的指標能在設計階段就對裂縫的飽和程度控制，因此還應加強此方面的研究。