高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2011.2.019 第33卷第2期 北京科技大学学报 Vo133N92 2011年2月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Feb 2011 高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 邓宗才薛会青 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教有部重点实验室，北京10124 通信作者，Ema时xehu内n题006@mai能bjte业m 摘要通过试验研究了砂灰比、水灰比、纤维种类和减缩剂对高韧性纤维增强水泥基复合材料（℃）收缩变形的影响.结 果表明：随着砂灰比的增大，CC收缩应变值逐渐减小；随着水灰比的增大.C收缩应变值逐渐增大：国产VA纤维对控制 ECC早期收缩变形有较明显的效果而日本产的高弹性模量PVA纤维对控制C后期收缩变形效果显著：水灰比为Q40 时，混杂纤维对控制ECC收缩变形的效用比单独掺入国产PVA或日本产VA好：水灰比为O4O时，掺入减缩剂可使EC收 缩应变约减少200X10可见减缩剂控制ECC收缩变形效果显著. 关键词建筑材料：增强混凝土：收缩：水泥：添加剂 分类号TU528043 Shrinkage distortion of fiber reinforced high-ductility cem en titous com posites DENG Zong_cai XUE Huiqing MOE Key Labom ory ofUrban Security/and D isaster Ergineering Beijng University of Technology Beijing 100124 China Correspand ing author Email xuchung006@email but edu cn ABSTRACT The effects of sand-p cementitpus materials ratp(SC).water p cemen titpusmaterals ratio (W/C)fiber species and using a reductio additive on the shrnkage d isortion of fiber renforced hgh-ductility cementitpus cam posites(ECC)were investi gaed Experin en al results show that the shrinkage stran ofECC reduces with increasng S/C and enargesw it ncreasingW/C Chi nese PVA fibers effectively con tol the early snge shrinkage distortion of ECC but Japanese PVA fibers ofh gh Young smolulus have great effect on the fnal stage shrnkage d is prtion ofECC Hybrd fbers can beter control the shrnkage d isprtion ofECC han Chinese or Japanese PVA fbers separatelywhen thew/C is0.40 The shrnkage strain probably educes200X 106 by using a reduction addi tive and the reduction add itive can also effectvey con tol the shrnkage distonion ofECC at thew/C ofa 40 KEY WORDS bu ildngmaerials ren prced concree shrinkag cements additives 高韧性纤维增强水泥基复合材料(C○是一种 或桥梁铺装层时，EC收缩变形大，会产生开裂影 在直接拉伸与弯曲荷载下可呈现出多缝开裂和应变 响结构的耐久性⑧-a.因此如何降低ECC的收缩 硬化特性的水泥基复合材料.笔者对ECC单轴拉 变形是工程界十分关注的重要问题.本文试验研究 伸性能进行了系统的试验研究，结果表明C具备 了影响ECC收缩性能的主要因素，提出了降低收缩 高韧性，但CC无粗骨料，水泥浆体含量较大， 变形的方法，开发了新型低收缩变形的EC℃ 收缩变形大.文献[刀对E℃C与普通混凝土的收缩 1试验设计 进行了对比性试验研究，试验发现EC收缩变形值 较大，28增通混凝土干缩应变值达400×106~ 1.1试验材料及配合比 600X10:而E0C干缩应变值达1200×106~ 水泥采用普通PQ42.5水泥砂子为石英砂， 1800×10.若用EC修补桥面、大坝等普通混凝 水取自实验室自来水，减水剂用聚羧酸减水剂，减水 土结构，由于其收缩变形较大，新旧混凝土间会产生 剂占胶凝材料总量的0.5%，减缩剂占胶凝材料的 滑移，影响界面黏结性能：当用EC修筑机场跑道 2%.PVA纤维采用国产UF600上海罗洋新材料公 收稿日期：2010-04-11 基金项目：教育部博士点基金资助项目(N9200800050012)

第 33卷 第 2期 2011年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.33 No.2 Feb.2011 高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 邓宗才 薛会青 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室, 北京 100124 通信作者, E-mail:xuehuiqing2006@emails.bjut.edu.cn 摘 要 通过试验研究了砂灰比、水灰比、纤维种类和减缩剂对高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)收缩变形的影响.结 果表明:随着砂灰比的增大, ECC收缩应变值逐渐减小 ;随着水灰比的增大, ECC收缩应变值逐渐增大;国产 PVA纤维对控制 ECC早期收缩变形有较明显的效果, 而日本产的高弹性模量 PVA纤维对控制 ECC后期收缩变形效果显著;水灰比为 0.40 时, 混杂纤维对控制 ECC收缩变形的效用比单独掺入国产 PVA或日本产 PVA好;水灰比为 0.40时, 掺入减缩剂可使 ECC收 缩应变约减少 200 ×10 -6 , 可见减缩剂控制 ECC收缩变形效果显著. 关键词 建筑材料;增强混凝土;收缩;水泥;添加剂 分类号 TU528.043 Shrinkagedistortionoffiber-reinforcedhigh-ductilitycementitiouscomposites DENGZong-cai, XUEHui-qing MOEKeyLaboratoryofUrbanSecurityandDisasterEngineering, BeijingUniversityofTechnology, Beijing100124, China Correspondingauthor, E-mail:xuehuiqing2006@emails.bjut.edu.cn ABSTRACT Theeffectsofsand-to-cementitiousmaterialsratio(S/C), water-to-cementitiousmaterialsratio(W/C), fiberspecies andusingareductionadditiveontheshrinkagedistortionoffiber-reinforcedhigh-ductilitycementitiouscomposites(ECC)wereinvesti￾gated.ExperimentalresultsshowthattheshrinkagestrainofECCreduceswithincreasingS/CandenlargeswithincreasingW/C.Chi￾nesePVAfiberseffectivelycontroltheearlystageshrinkagedistortionofECC, butJapanesePVAfibersofhighYoung' smodulushave greateffectonthefinalstageshrinkagedistortionofECC.HybridfiberscanbettercontroltheshrinkagedistortionofECCthanChinese orJapanesePVAfibersseparatelywhentheW/Cis0.40.Theshrinkagestrainprobablyreduces200 ×10 -6 byusingareductionaddi￾tive, andthereductionadditivecanalsoeffectivelycontroltheshrinkagedistortionofECCattheW/Cof0.40. KEYWORDS buildingmaterials;reinforcedconcrete;shrinkage;cements;additives 收稿日期:2010--04--11 基金项目:教育部博士点基金资助项目(No.200800050012) 高韧性纤维增强水泥基复合材料 (ECC)是一种 在直接拉伸与弯曲荷载下可呈现出多缝开裂和应变 硬化特性的水泥基复合材料 .笔者对 ECC单轴拉 伸性能进行了系统的试验研究 ,结果表明 ECC具备 高韧性 [ 1--6] ;但 ECC无粗骨料, 水泥浆体含量较大 , 收缩变形大 .文献[ 7]对 ECC与普通混凝土的收缩 进行了对比性试验研究,试验发现 ECC收缩变形值 较大, 28 d普通混凝土干缩应变值达 400 ×10 -6 ～ 600 ×10 -6 , 而 ECC干缩应变值达 1 200 ×10 -6 ～ 1 800 ×10 -6.若用 ECC修补桥面、大坝等普通混凝 土结构 ,由于其收缩变形较大, 新旧混凝土间会产生 滑移 ,影响界面黏结性能 ;当用 ECC修筑机场跑道 或桥梁铺装层时, ECC收缩变形大 ,会产生开裂, 影 响结构的耐久性 [ 8--12] .因此如何降低 ECC的收缩 变形是工程界十分关注的重要问题 .本文试验研究 了影响 ECC收缩性能的主要因素, 提出了降低收缩 变形的方法,开发了新型低收缩变形的 ECC. 1 试验设计 1.1 试验材料及配合比 水泥采用普通 P·O42.5 水泥, 砂子为石英砂, 水取自实验室自来水,减水剂用聚羧酸减水剂,减水 剂占胶凝材料总量的 0.5%, 减缩剂占胶凝材料的 2%.PVA纤维采用国产 UF600(上海罗洋新材料公 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2011.02.019

第2期 邓宗才等：高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 211 司提供)和日本尤尼吉可公司的VA纤维（记为 纤维素纤维组成纤维材性见表↓复合材料配合比 上PVA,混杂纤维由国产UF6O0和美国产UBO0 见表2. 表1纤维材性 Table1 Properties of fibers 名称 纤维种类 纤维产地 长度/m 直径mm 弹性模量/GPa 断裂强度MPa 断裂伸长率% UF600 VA纤维 上海罗洋 5 28 >30 ≥1400 ≤7.5 LPA VA纤维 日本 12 西 428 1620 6 UF500 纤维素纤维 美国 21-23 14-17 &.5 600-900 表2复合材料配合比 Table2 Mix pooportions of composies 水泥/ 石英砂/ 水/ 减水剂/ 减缩剂/ 纤维 纤维掺量/ 编号 水灰比 砂灰比 (k8r3) (k8m-3) (k8r3) (k8T3) (k8r3) 来源 (r3) 1070 375 375 5.35 21.4 UF600 19.5 035 2 1070 589 375 5.35 214 UF600 19.5 055 3 1070 589 375 5.35 21.4 上VA 19.5 055 035 4 1070 589 375 5.35 UF600 19.5 055 J 1070 589 375 5.35 21.4 HF 195 055 6 1070 749 375 5.35 21.4 UF600 19.5 070 7 1070 375 428 5.35 21.4 UF600 19.5 035 8 1070 589 428 5.35 214 UF600 19.5 05 9 1070 589 428 5.35 214 上VA 19.5 055 040 10 1070 589 428 5.35 UF600 19.5 05 11 1070 589 428 5.35 21.4 HF 19.5 055 12 1070 749 428 5.35 21.4 UF600 19.5 00 注：表中Hf指混杂纤维.由165k好r3U600和3kgr3UF0组成. 1.2试验方法 精确到0.001mm).按下式计算试样的收缩 抗折试验试件尺寸40mm义40mmX160四每 应变值： 组三个试件.完成抗折试验后，直接进行抗压试验， &L 每组六个试块. 250· 收缩试验按照GB77一85标准，试件尺寸 式中，S表示收缩应变值：表示试件初始长度， 25mmX25mmX280m四每组三个试件.试样在标 m四I表示试件养护后的长度，m四250为试样有效 准养护箱(20℃，相对湿度RH为95%)养护24h 长度，mm 后脱模，放入水中6后取出，擦去表面水分，用比 2试验结果与分析 长仪测量其初始长度+（精确到0.001m,然后 将试样放到20士2℃RH=60%土5%的恒温恒 高韧性水泥基复合材料的28坑压强度和抗 湿室中，于371428、60和90d测量其长度L 弯强度的平均值见表3 表328dECC抗压强度和抗弯强度 Table 3 28 d compressive strengh and flexural strength of ECC 编号 4 6 9 10 11 12 抗压强度MPa 69.7680 79.4 51.9 71.5 73.0 600669660 650 57.7 61.4 抗弯强度MPa 87 9.1 9.5 7.9 83 8.6 88 &1 9.5 86 &4 9.8

第 2期 邓宗才等:高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 司提供 )和日本尤尼吉可公司的 PVA纤维 (记为 J--PVA),混杂纤维由国产 UF600 和美国产 UF500 纤维素纤维组成,纤维材性见表 1,复合材料配合比 见表 2. 表 1 纤维材性 Table1 Propertiesoffibers 名称 纤维种类 纤维产地 长度 /mm 直径 /μm 弹性模量 /GPa 断裂强度/MPa 断裂伸长率 /% UF600 PVA纤维 上海罗洋 15 28 >30 ≥1 400 ≤7.5 J--PVA PVA纤维 日本 12 39 42.8 1 620 6 UF500 纤维素纤维 美国 2.1 ～ 2.3 14 ～ 17 8.5 600 ～ 900 — 表 2 复合材料配合比 Table2 Mixproportionsofcomposites 编号 水泥 / (kg·m-3) 石英砂 / (kg·m-3 ) 水 / (kg·m-3 ) 减水剂 / (kg·m-3) 减缩剂 / (kg·m-3) 纤维 来源 纤维掺量/ (kg·m-3 ) 水灰比 砂灰比 1 1 070 375 375 5.35 21.4 UF600 19.5 0.35 2 1 070 589 375 5.35 21.4 UF600 19.5 0.55 3 1 070 589 375 5.35 21.4 J--PVA 19.5 0.35 0.55 4 1 070 589 375 5.35 — UF600 19.5 0.55 5 1 070 589 375 5.35 21.4 HF 19.5 0.55 6 1 070 749 375 5.35 21.4 UF600 19.5 0.70 7 1 070 375 428 5.35 21.4 UF600 19.5 0.35 8 1 070 589 428 5.35 21.4 UF600 19.5 0.55 9 1 070 589 428 5.35 21.4 J--PVA 19.5 0.40 0.55 10 1 070 589 428 5.35 — UF600 19.5 0.55 11 1 070 589 428 5.35 21.4 HF 19.5 0.55 12 1 070 749 428 5.35 21.4 UF600 19.5 0.70 注:表中 HF指混杂纤维, 由 16.5kg·m-3UF600和 3kg·m-3 UF500组成. 1.2 试验方法 抗折试验试件尺寸 40 mm×40 mm×160 mm,每 组三个试件 .完成抗折试验后 ,直接进行抗压试验 , 每组六个试块. 收缩试 验按照 GB177— 85 标 准, 试 件尺寸 25 mm×25 mm×280 mm, 每组三个试件 .试样在标 准养护箱(20 ℃, 相对湿度 RH为 95% )养护 24 h 后脱模 ,放入水中 6 d后取出 , 擦去表面水分 , 用比 长仪测量其初始长度 L0 (精确到 0.001 mm),然后 将试样放到 20 ±2 ℃, RH=60% ±5%的恒温恒 湿室中 , 于 3、 7、 14、 28、60 和 90 d测量其长度 Lt (精确到 0.001 mm) [ 4] .按下式计算试样的收缩 应变值 : S= L0 -Lt 250 . 式中 , S表示收缩应变值;L0表示试件初始长度, mm;Lt表示试件养护后的长度, mm;250为试样有效 长度 , mm. 2 试验结果与分析 高韧性水泥基复合材料的 28 d抗压强度和抗 弯强度的平均值见表 3. 表 3 28dECC抗压强度和抗弯强度 Table3 28dcompressivestrengthandflexuralstrengthofECC 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 抗压强度 /MPa 69.7 68.0 79.4 51.9 71.5 73.0 60.0 66.9 66.0 65.0 57.7 61.4 抗弯强度 /MPa 8.7 9.1 9.5 7.9 8.3 8.6 8.8 8.1 9.5 8.6 8.4 9.8 · 211·

。212 北京科技大学学报 第33卷 由表3可知：水灰比为035时，ECC抗压强度 强度和抗弯强度分别为62.8MP和8.9MP?表明 为51.9~79.4MP抗弯强度为7.9~9.5 MPa ECC 随着水灰比的增大，C抗压强度逐渐降低，ECC 平均抗压强度和抗弯强度分别为68.9MPa和 抗弯强度并无明显变化 8.7MP?水灰比为040时，ECC抗压强度为57.7~ 不同龄期高韧性水泥基复合材料的收缩应变值 66.9MP抗弯强度为81~9.8 MPa ECC平均抗压 列于表4表中S的下标为试件养护龄期. 表4ECC的收缩应变值S Table4 Shrnkage strain S)ofECC 10-6 编号 54 98 30 编号S w 38 30 1 216 228 460 316 300 588 1 124 0 240 292 160 600 176 368 240 400 296 560 60 388 360 248 212 588 3 332 292 300 332 292 508 9 268 360 168 208 120 468 4 68 332 272 200 248 580 10 440 524 540 464 404 800 5 360 400 388 456 380 660 11 124 260 44 184 124 500 6 296 388 200 320 260 568 412 632 244 240 272 720 2.1砂灰比对UF600-ECC收缩变形的影响 时间内，随着细骨料掺量的增大，UF600-ECC收缩 图1()和(b)分别是水灰比为0.35和0.40 变形逐渐降低.由图1(b)可见：水灰比为0.40时， 时，砂灰比(SC)对掺入U600纤维的ECC(记为 随着龄期增加，UF600-ECC收缩变形增大，在14d UF600-EC○收缩应变值的影响规律图.由图1() 和28d时，随着砂灰比增大，UB00-ECC收缩变形 可见，水灰比为0.35时，随着龄期增加，UF600-ECC 值稍有减小；但其他测试时间内，砂灰比0.70试件 收缩变形增大，14时，砂灰比070试件的收缩值 的收缩值远高于低砂灰比时的收缩值，这种反常现 比砂灰比0.35时降低130%.表明随着砂灰比增 象有待于进一步研究. 大，U600-ECC收缩应变值逐渐减小.在整个测试 800 (a 800 0-S/C-=0.350-S/C=0.55△-S/C-0.70 b)-。-s/c=-0.35-0-sC=0.55合-S/C=0.70A 600 600 400 400 200 200 14 28 60 90 14 2860 90 tid ild 图1砂灰比对UF600-ECC收缩应变值的影响.（两W/C=035(b)W/C=040 Fg1 Effect of SyC on the shrnkage strain ofUF600-ECG (a)W/C=0.35 (b)W/C=0.40 2.2水灰比对UF600-ECC收缩变形的影响 见：砂灰比为055在14时，水灰比为035时的 图2(a)(b)和(9分别是砂灰比为035、 收缩值比水灰比为0.40时降低50%：在90时， 0.55和0.70时，水灰比对UF600-ECC收缩应变 低水灰比试件的收缩值略小于较高水灰比试件. 值的影响规律图.由图2(a)可见：砂灰比为035 由图2(9可见：砂灰比为070时，在早期，低水灰 在90时，水灰比为035时的收缩值比水灰比为 比试件的收缩值总低于较高水灰比试件，在90d 0.40时降低2%：但在其他测试时间内，低水灰比 时低水灰比试件的收缩值比较高水灰比试件降低 试件的收缩值远高于较高水灰比试件，这种反常 27%,说明随着水灰比的增大，U600-ECC收缩 现象主要是由于砂灰比为035.水灰比为0.35的 应变值逐渐增大：砂灰比为0.70时，水灰比对收 试件成型或振捣时所造成的误差.由图2(b)可 缩变形影响最显著

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 由表 3可知 :水灰比为 0.35时 , ECC抗压强度 为 51.9 ～ 79.4 MPa,抗弯强度为 7.9 ～ 9.5 MPa, ECC 平均抗压强度 和抗弯强 度分别为 68.9 MPa和 8.7MPa;水灰比为 0.40时, ECC抗压强度为 57.7 ～ 66.9MPa,抗弯强度为 8.1 ～ 9.8MPa, ECC平均抗压 强度和抗弯强度分别为 62.8 MPa和 8.9 MPa.表明 随着水灰比的增大 , ECC抗压强度逐渐降低 , ECC 抗弯强度并无明显变化 . 不同龄期高韧性水泥基复合材料的收缩应变值 列于表 4,表中 S的下标为试件养护龄期 . 表 4 ECC的收缩应变值 S Table4 Shrinkagestrain(S)ofECC 10 -6 编号 S3 S7 S14 S28 S60 S90 1 216 228 460 316 300 588 2 176 368 240 400 296 560 3 332 292 300 332 292 508 4 68 332 272 200 248 580 5 360 400 388 456 380 660 6 296 388 200 320 260 568 编号 S3 S7 S14 S28 S60 S90 7 124 0 240 292 160 600 8 60 388 360 248 212 588 9 268 360 168 208 120 468 10 440 524 540 464 404 800 11 124 260 44 184 124 500 12 412 632 244 240 272 720 2.1 砂灰比对 UF600--ECC收缩变形的影响 图 1(a)和 (b)分别是水灰比为 0.35 和 0.40 时 ,砂灰比 (S/C)对掺入 UF600纤维的 ECC(记为 UF600--ECC)收缩应变值的影响规律图 .由图 1(a) 可见, 水灰比为 0.35时 ,随着龄期增加 , UF600--ECC 收缩变形增大, 14 d时, 砂灰比 0.70 试件的收缩值 比砂灰比 0.35时降低 130%.表明随着砂灰比增 大 , UF600--ECC收缩应变值逐渐减小.在整个测试 时间内,随着细骨料掺量的增大, UF600--ECC收缩 变形逐渐降低 .由图 1(b)可见 :水灰比为 0.40时, 随着龄期增加 , UF600--ECC收缩变形增大 , 在 14 d 和 28 d时, 随着砂灰比增大, UF600--ECC收缩变形 值稍有减小;但其他测试时间内, 砂灰比 0.70试件 的收缩值远高于低砂灰比时的收缩值 ,这种反常现 象有待于进一步研究. 图 1 砂灰比对 UF600--ECC收缩应变值的影响.(a)W/C=0.35;(b)W/C=0.40 Fig.1 EffectofS/ContheshrinkagestrainofUF600-ECC:(a)W/C=0.35;(b)W/C=0.40 2.2 水灰比对 UF600--ECC收缩变形的影响 图 2(a)、 (b)和 (c)分别是砂灰比为 0.35、 0.55和 0.70时 , 水灰比对 UF600--ECC收缩应变 值的影响规律图 .由图 2(a)可见 :砂灰比为 0.35, 在 90 d时 , 水灰比为 0.35时的收缩值比水灰比为 0.40时降低 2%;但在其他测试时间内 , 低水灰比 试件的收缩值远高于较高水灰比试件 , 这种反常 现象主要是由于砂灰比为 0.35、水灰比为 0.35的 试件成型或振捣时所造成的误差 .由图 2(b)可 见 :砂灰比为 0.55, 在 14 d时, 水灰比为 0.35时的 收缩值比水灰比为 0.40 时降低 50%;在 90 d时 , 低水灰比试件的收缩值略小于较高水灰比试件 . 由图 2(c)可见 :砂灰比为 0.70时 ,在早期 ,低水灰 比试件的收缩值总低于较高水灰比试件 , 在 90 d 时低水灰比试件的收缩值比较高水灰比试件降低 27%, 说明随着水灰比的增大, UF600--ECC收缩 应变值逐渐增大 ;砂灰比为 0.70 时 , 水灰比对收 缩变形影响最显著 . · 212·

第2期 邓宗才等：高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 213° 800F (a) 800F 600 o一W/C=035OW/C=0.40 ◇ 600 0-W/C=0.35口一W/C=0.40 三400 200 200 14 28 60 90 4 28 60 90 tld 800- o一W/C=0.35口一W/C=0.40 600 4m 200 14 286090 图2水灰比对U600-E0C收缩应变值的影响.(S/C=0.35()S/C=055(9SC=0.70 Fg 2 Effect ofW/C on the shrinkage strain ofUF600-ECG (a SyC=0.35 (b)SyC=0.55 (c)SC=0.70 2.3纤维种类对ECC收缩变形的影响 用高于单独掺入国产UF600或日本产上VA但3d 图3()和(b)分别是水灰比为035和0.40 时掺入UF600的EC控制收缩变形最好.表明国 时，纤维种类对ECC收缩应变值的影响规律图.试 产UF600对控制CC早期收缩变形有明显效果，日 件材料中其他组分不变，只改变纤维种类，研究纤维 本产厂VA对控制ECC后期收缩变形有明显效 品种对EC收缩变形的影响规律.由图3()和 果.这主要是由于日本产PVA纤维弹性模量较高， (b)河以看出：水灰比为035时，在整个测试时间 纤维表面亲水羟基团（一OH)比国产PVA多，且国 内，掺入日本产上PVA纤维的ECC控制收缩变形 外PVA纤维表面粗糙与水泥基体黏结性能好.国 比国产U600和混杂纤维HF好.但早期3d痢14d产PVA的弹性模量较低对控制早期收缩变形效果 时，掺入UF600的EC控制收缩变形最好；水灰比 良好，但由于其弹性模量低于水泥砂浆基体，故对控 为0.40时，混杂纤维HF对控制ECQ收缩变形的效 制基体后期收缩变形的能力较差 800To 800 --UF600 --J-PVA 600 600 --UF600--J-PVA △一HF 三400 200 200 3 7142860 90 14286090 d 图3纤维种类对ECC收缩应变值的影响.()S/C=05W/C=0.3(b)SC=055W/C=040 Fg 3 Effectof fber species an he shrnkage stran of ECG a)SyC=0 55 W/C=0.35 (b)SyC=0 55 W/C040 2.4减缩剂对UF600-ECCQ收缩性能的影响 缩变形效果显著. 图4()和(b)分别是水灰比为035和0.40 3结论 时，减缩剂对UF600-ECC收缩应变值的影响规律 图.由图4(a和(b)可以看出：水灰比为0.35时， (1)随着砂灰比的增大，UF600-EC收缩应变 掺入减缩剂后，在90d时UF600~CC收缩应变值 值逐渐减小.表明随着细骨料的增加，ECQ收缩变 降低20×10，基本没有变化，表明低水灰比时减 形逐渐减少. 缩剂对控制氏00-EC收缩变形影响甚微：水灰 (2)随着水灰比的增大，ECC抗压强度逐渐降 比为0.40时，掺入减缩剂的U600-EC收缩应变 低收缩应变值逐渐增大. 值明显比无减缩剂的小，收缩变形大约减少200× (3)国产PVA纤维对控制EC早期收缩变形 10,表明减缩剂发挥了作用，控制UF600-CC收 有明显效果，日本产VA纤维对控制ECC后期收

第 2期 邓宗才等:高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形 图 2 水灰比对 UF600-ECC收缩应变值的影响.(a)S/C=0.35;(b)S/C=0.55;(c)S/C=0.70 Fig.2 EffectofW/ContheshrinkagestrainofUF600-ECC:(a)S/C=0.35;(b)S/C=0.55;(c)S/C=0.70 2.3 纤维种类对 ECC收缩变形的影响 图 3(a)和 (b)分别是水灰比为 0.35 和 0.40 时 ,纤维种类对 ECC收缩应变值的影响规律图.试 件材料中其他组分不变,只改变纤维种类 ,研究纤维 品种对 ECC收缩变形的影响规律.由图 3(a)和 (b)可以看出 :水灰比为 0.35 时, 在整个测试时间 内 ,掺入日本产 J--PVA纤维的 ECC控制收缩变形 比国产 UF600和混杂纤维 HF好, 但早期 3d和 14d 时 ,掺入 UF600的 ECC控制收缩变形最好 ;水灰比 为 0.40时 ,混杂纤维 HF对控制 ECC收缩变形的效 用高于单独掺入国产 UF600或日本产 J--VA,但 3 d 时掺入 UF600的 ECC控制收缩变形最好.表明国 产 UF600对控制 ECC早期收缩变形有明显效果 ,日 本产 J--PVA对控制 ECC后期收缩变形有明显效 果.这主要是由于日本产 PVA纤维弹性模量较高, 纤维表面亲水羟基团 (— OH)比国产 PVA多, 且国 外 PVA纤维表面粗糙与水泥基体黏结性能好 .国 产 PVA的弹性模量较低, 对控制早期收缩变形效果 良好 ,但由于其弹性模量低于水泥砂浆基体 ,故对控 制基体后期收缩变形的能力较差 . 图 3 纤维种类对 ECC收缩应变值的影响.(a)S/C=0.55, W/C=0.35;(b)S/C=0.55, W/C=0.40 Fig.3 EffectoffiberspeciesontheshrinkagestrainofECC:(a)S/C=0.55, W/C=0.35;(b)S/C=0.55, W/C=0.40 2.4 减缩剂对 UF600--ECC收缩性能的影响 图 4(a)和 (b)分别是水灰比为 0.35 和 0.40 时 ,减缩剂对 UF600--ECC收缩应变值的影响规律 图 .由图 4(a)和 (b)可以看出:水灰比为 0.35时 , 掺入减缩剂后, 在 90 d时 UF600--ECC收缩应变值 降低 20 ×10 -6 , 基本没有变化 , 表明低水灰比时减 缩剂对控制 UF600--ECC收缩变形影响甚微;水灰 比为 0.40时 ,掺入减缩剂的 UF600--ECC收缩应变 值明显比无减缩剂的小 ,收缩变形大约减少 200 × 10 -6 ,表明减缩剂发挥了作用 ,控制 UF600--ECC收 缩变形效果显著. 3 结论 (1)随着砂灰比的增大 , UF600--ECC收缩应变 值逐渐减小.表明随着细骨料的增加, ECC收缩变 形逐渐减少. (2)随着水灰比的增大 , ECC抗压强度逐渐降 低, 收缩应变值逐渐增大 . (3)国产 PVA纤维对控制 ECC早期收缩变形 有明显效果, 日本产 PVA纤维对控制 ECC后期收 · 213·

。214 北京科技大学学报 第33卷 800[ 1000[ 600 0一有减缩剂一·一无减缩剂 800 。一有减缩剂口一无减缩剂 400 0 200 200 714 286090 714 28 60 90 a d 图4减缩剂对UF600-ECC收缩应变值的影响.()W/C=035(b)W/C=040 Fg 4 Effect of using a reductian additive a shrnkage strain ofUF600-ECG (a)W/C=0 35 (b)W/C=0.40 缩变形有明显效果.水灰比为0.40时，混杂纤维对 (邓宗才，薛会青，李朋远，等.纤维素纤维增强高韧性水泥 控制ECC收缩变形的效用高于单独掺入国产PVA 基复合材料的拉伸力学性能.北京工业大学学报，200935 或日本产PVA纤维. (8片1069) I7]Zhang J Gang CX,Guo Z L et al Engineered cementitous (4)水灰比为040时，掺入减缩剂可使 conposite with chamcteristic of bw dry ing shrinkage Cem Concr UF600-EC0收缩应变约减少200×10，可见减缩 Rs200939(4:303 剂控制ECQ收缩变形效果显著. [8 LiuT Tan K F Self shrnkage Properties of concre te with differ entwa ter pbinder mtios J SouthvestUniv SciTechnol 2006 21 参。考文献 (2为11 [I]LiVC Wang$WuC Tensile strainhardening behav or ofpol (刘涛，谭克锋.不同水胶比混凝土的收缩性能研究.西南科 winyl akohol engineeed cmentitous cmposite PVA-E(C). 技大学学报.200621(2)：11) CIMa ter】200198(6),483 【身W ang YZ Zhao S Ti知Y et al Thedry srnkag您Perpmance I2 LiV C Advances in ECC esearcb ACI Special Publicaton research of popypropy ene fber re in froed popmer cement morar 2002SP206-23373 BullChin Ceram Soc 2008 27(2):403 [3 ShenR X Eva luation and prospects pr furkinds of h perom (王英姿，赵帅，田颖等.聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆 ance fber einforoed oment composites Hean Si 2002 20 的干缩性能研究.硅酸盐通报.200827(2)：403) (6:615 【10 Zhou Z Q CuiQ H The shrnka您e cmacking perfmance re 沈荣熹.对四种高性能纤维增强水泥基复合材料的评价与 search of PVA fiber renforced cementitious composites Constr 展望.河南科学，200220(6)：615) Qu12008(24)片31 [4 LiVC Progress and application of eng ineered cm entitious com (周在权，崔庆海.V纤维增强水泥基复合材料收缩开裂 posites JCh Soc 2007 35(4)531 性能研究.工程质量，2008(24)：31) (LVC高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应 [11]Tan L.XngB ZhaoTJ etal Expermetal sudy on shrink 用.硅酸盐学报。200735(4)：531) ge behavior of str☒nhad知ng cementitous oomposites [5]XuSL LiHD A eview on the develcpmentofresearch and ap SHCC).Buil Sci 2007 23(6):76 Plicat ion of ultra h oughness cementitious composites Chna (田砾。荆斌赵铁军，等.应变硬化水泥基复合材料收缩性 CivEng J200841(6)45 能的试验研究.建筑科学.200723(6)：76) (徐世熄.李贺东.超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工 [12 Li ZE CheG J The shrnkage pergmace research progress 程应用.土木工程学报.200841(6)，：45) of hgh ductility om entit ous composites Heiprgjang Sci Techn DengZ C XueHQ LiPY etal Tensikemechanicalpropenies olnf2009(4:237 of ce llbse fber renporoed hgh ductil ity cmentitious con posites (刘志风，车广杰.超高韧性水泥基复合材料收缩性能研究 J Beiing Univ Technol 2009 35(8)1069 进展.黑龙江科技信息，2009(4)：237)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 图 4 减缩剂对 UF600--ECC收缩应变值的影响 .(a)W/C=0.35;(b)W/C=0.40 Fig.4 EffectofusingareductionadditiveonshrinkagestrainofUF600-ECC:(a)W/C=0.35;(b)W/C=0.40 缩变形有明显效果.水灰比为 0.40时 ,混杂纤维对 控制 ECC收缩变形的效用高于单独掺入国产 PVA 或日本产 PVA纤维 . (4)水灰 比 为 0.40 时, 掺 入 减缩 剂 可使 UF600--ECC收缩应变约减少 200 ×10 -6 ,可见减缩 剂控制 ECC收缩变形效果显著. 参 考 文 献 [ 1] LiVC, WangS, WuC.Tensilestrain-hardeningbehaviorofpol￾yvinylalcoholengineeredcementitiouscomposite(PVA-ECC). ACIMaterJ, 2001, 98(6):483 [ 2] LiV C.AdvancesinECCresearch.ACISpecialPublication, 2002, SP206-23:373 [ 3] ShenRX.Evaluationandprospectsforfourkindsofhighperform￾ancefiberreinforcedcementcomposites.HenanSci, 2002, 20 (6):615 (沈荣熹.对四种高性能纤维增强水泥基复合材料的评价与 展望.河南科学, 2002, 20(6):615) [ 4] LiVC.Progressandapplicationofengineeredcementitiouscom￾posites.JChinSoc, 2007, 35(4):531 (LiVC.高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应 用.硅酸盐学报, 2007, 35(4):531) [ 5] XuSL, LiHD.Areviewonthedevelopmentofresearchandap￾plicationofultra-hightoughnesscementitiouscomposites.China CivEngJ, 2008, 41(6):45 (徐世烺, 李贺东.超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工 程应用.土木工程学报, 2008, 41(6):45) [ 6] DengZC, XueHQ, LiPY, etal.Tensilemechanicalproperties ofcellulosefiberreinforcedhighductilitycementitiouscomposites. JBeijingUnivTechnol, 2009, 35(8):1069 (邓宗才, 薛会青, 李朋远, 等.纤维素纤维增强高韧性水泥 基复合材料的拉伸力学性能.北京工业大学学报, 2009, 35 (8):1069) [ 7] ZhangJ, GongCX, GuoZL, etal.Engineeredcementitious compositewithcharacteristicoflowdryingshrinkage.CemConcr Res, 2009, 39(4):303 [ 8] LiuT, TanKF.Self-shrinkagepropertiesofconcretewithdiffer￾entwatertobinderratios.JSouthwestUnivSciTechnol, 2006, 21 (2):11 (刘涛, 谭克锋.不同水胶比混凝土的收缩性能研究.西南科 技大学学报, 2006, 21(2):11) [ 9] WangYZ, ZhaoS, TianY, etal.Thedry-shrinkageperformance researchofpolypropylenefiberreinforcedpolymer-cementmortar. BullChinCeramSoc, 2008, 27(2):403 (王英姿, 赵帅, 田颖, 等.聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆 的干缩性能研究.硅酸盐通报, 2008, 27(2):403) [ 10] ZhouZQ, CuiQH.Theshrinkagecrackingperformancere￾searchofPVAfiberreinforcedcementitiouscomposites.Constr Qual, 2008(24):31 (周在权, 崔庆海.PVA纤维增强水泥基复合材料收缩开裂 性能研究.工程质量, 2008(24):31) [ 11] TianL, XingB, ZhaoTJ, etal.Experimentalstudyonshrink￾age behavior of strain hardening cementitious composites (SHCC).BuildSci, 2007, 23(6):76 (田砾, 荆斌, 赵铁军, 等.应变硬化水泥基复合材料收缩性 能的试验研究.建筑科学, 2007, 23(6):76) [ 12] LiuZF, CheGJ.Theshrinkageperformanceresearchprogress ofhighductilitycementitiouscomposites.HeilongjiangSciTechn￾olInf, 2009(4):237 (刘志凤, 车广杰.超高韧性水泥基复合材料收缩性能研究 进展.黑龙江科技信息, 2009(4):237) · 214·