采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),研究水膠比、砂膠比、粉煤灰摻量/水泥用量、纖維體積摻量、水膠比與粉煤灰/水泥用量的交互作用和砂膠比與粉煤灰/水泥用量的交互作用對(duì)綠色環(huán)保型高韌性水泥基復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,各因素對(duì)復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能的影響從大到小依次是:纖維體積摻量、砂膠比、粉煤灰摻量、水膠比。試驗(yàn)得到的最優(yōu)配合比為:W/B=0.35,S/B=0.25,FA/C=2.5,V_f=2.2%;工程實(shí)用配合比為:W/B=0.35,S/B=0.42,FA/C=2.5,V_f=2.0%。在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,提出綠色環(huán)保型高韌性水泥基復(fù)合材料的基本設(shè)計(jì)原則。研究成果對(duì)綠色環(huán)保型高韌性水泥基復(fù)合材料的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。 

【文章來(lái)源】：北方交通. 2020,(11)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

攪拌流程圖

首先分別以撓度和荷載為評(píng)價(jià)指標(biāo)作單一指標(biāo)分析，明確各指標(biāo)的顯著性水平，然后采用綜合平衡法對(duì)各個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)配合比進(jìn)行綜合平衡，找出兼顧每個(gè)指標(biāo)都盡可能好的配合比。以撓度為指標(biāo)的單一指標(biāo)分析詳見(jiàn)表5，以荷載為指標(biāo)的單一指標(biāo)分析詳見(jiàn)表6。表7給出了因素的主次順序和優(yōu)水平。從分析結(jié)果可以看出，在試驗(yàn)所研究的范圍內(nèi)，就撓度而言，各因素的影響從大到小依次為纖維摻量、砂膠比、水膠比和粉煤灰摻量，并且纖維摻量、砂膠比、水膠比的顯著性水平都是0.05,S/B和FA/C的交互作用的顯著性水平是0.10;就荷載而言，各因素的影響從大到小依次為纖維摻量、粉煤灰摻量、砂膠比、水膠比，其中纖維摻量的顯著性水平是0.05,FA/C以及S/B和FA/C的交互作用的顯著性水平是0.10,S/B的顯著性水平是0.25，說(shuō)明砂膠比和水膠比的影響不顯著。最終得到的優(yōu)化配合比是:W/B=0.35,S/B=0.25,FA/C=2.5,Vf=2.2%。考慮材料造價(jià)問(wèn)題，應(yīng)該在滿足實(shí)際結(jié)構(gòu)所要求的材料性能的前提下，盡量降低纖維含量，從而節(jié)約成本，提高材料的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，因此，實(shí)際應(yīng)用中可選擇纖維體積摻量2%。由于砂膠比的變化直接影響材料的彈性模量，因此，在滿足實(shí)際工程所要求的變形能力和韌性的前提下，應(yīng)該盡可能地提高材料的砂膠比。經(jīng)過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果分析，當(dāng)砂膠比較高時(shí)，荷載的變化不顯著，撓度雖然降低，但是仍能滿足一般工程需要，所以實(shí)際工程中可以選擇0.42的砂膠比。這樣，一方面可以提高材料的彈性模量，另一方面也可以降低單位體積的水泥用量，進(jìn)一步節(jié)約成本，降低環(huán)境污染。因此，實(shí)際工程中建議更實(shí)用的配合比:W/B=0.35,S/B=0.42,FA/C=2.5,Vf=2.0%。計(jì)算得到的優(yōu)化配合比的抗彎強(qiáng)度和等效拉伸應(yīng)變分別是15.91MPa和3.77%，實(shí)用配合比的抗彎強(qiáng)度和等效拉伸應(yīng)變分別是13.16MPa和2.95%。從圖2中可以看出兩個(gè)配合比都具有明顯的應(yīng)變硬化性能，盡管實(shí)用配合比的撓度比優(yōu)化配合比小，但仍能滿足絕大多數(shù)工程的需要，并且較正交設(shè)計(jì)得到的優(yōu)化配合比具有更高的性價(jià)比，所以初步確定最優(yōu)配合比為上面建議的實(shí)用配合比。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]UHTCC薄板彎曲荷載-變形硬化曲線與單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變硬化曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系研究[J]. 蔡向榮,徐世烺.  工程力學(xué). 2010(01)
[2]超高韌性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料基本力學(xué)性能[J]. 徐世烺,蔡向榮.  水利學(xué)報(bào). 2009(09)



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