注 ： 表 中水 泥 、 粉煤灰 、 硅灰为三者的质量 比， 沙胶 比 、 水 胶比、 减 水 剂井 ｊ 量是与胶凝材 料（ 水泥 、 粉煤 灰、 硅灰三者之 和）
的 质 量 比 ，Ｐ ＶＡ 用 量 是 Ｐ ＶＡ 纤 维 与 胶 凝 材 料 总 体 积 比．
试 验结 果显 示 ， 在粉煤 灰 或水 泥掺 量不 变 时 ， 用 硅 灰 替代 ２ ０ 的水 泥 ， 能 以较小 水胶 比达 到纤 维 不成 团效果 ， 且 搅拌时 间显著缩短．说 明掺 人硅灰有利 于纤维 的分 散 ， 且能节 省搅 拌时 问 ， 降低 水胶 比．
基 金 项 目：国 家 自然科 学基 金 资 助 项 目（ ５ １ ３ ０ ８ ４ ９ ０ ） ；江 苏 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ Ｂ Ｋ ２ ０ １ ３ ０ ４ ５ ０ ） ；住 房 和 城 乡 建 设 部 科 学 技 术 计 划资 助 项 目 （ ２ ０ １ ３ － Ｋ４ — １ ７ ） ；江 苏 省 高 校 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ １ ３ Ｋ Ｊ Ｂ ５ ６ ０ ０ １ ５ ） ；扬 州 市 科 技 计 划 资 助 项 目
（ ２ ０ １ ２ １ ４９ ） ．
引 文格 式 ：王 必 元 ， 葛文杰 ， 周 静 静 ，等 ．工 程 水 泥 基 复 合 材 料 的 制 备 及 力 学 性 能 ［ Ｊ ］ ．扬 州 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ） ．２ ０ １ ５ ，
１ ８ （ ３ ）：６ ４ — ６ ９ ．
等ｌ ＿ ６ 。 ］ 研究 钢筋 增强 Ｅ Ｃ Ｃ一 混凝 土复 合梁 、 Ｆ Ｒ Ｐ筋增 强 Ｅ Ｃ Ｃ和 Ｅ Ｃ Ｃ一 混凝 土 复合 梁等 ， 认为 Ｅ Ｃ Ｃ可
以显 著提 高梁 的抗弯 、 抗变 形 以及 降耗 能 力 ； Ｍａ ａ ｌ ｅ ｊ 等 ］ 研究 Ｅ Ｃ Ｃ对 抗 震 设 防 内部 梁 柱 连 接 的作
２ ． １ 抗压 性 能试验
抗 压 性能试 验 参照 国家 标 准 ¨ ， 抗 压试 件 采 用 ７ Ｏ ． ７ ｍｍ×７ Ｏ ． ７ ｍｍ×７ ０ ． ７ ｍｍ 的立 方 体试 件 ，
６ ６
扬州大学学报（ 自然 科 学 版 ）
第 １ ８卷
试 验机 器采用 ＹＡＷ ～ ３ ０ ０ ０ Ｃ微 机控 制全 自动压 力试验 机 （ 济 南辰 达试验 机制 造有 限公 司） ， 加 载速度
显 示整 浇 试件 应变 明显 大 于未整 浇试 件 ， 图１ （ ｂ ） 显示 整 浇 试 件裂 缝 数 量 明显 多 于 未 整浇 试 件 ， 裂 缝
宽度 明显 小 于未整 浇试 件． 初步 分析 认为 由于 未整 浇试 件 在 实 际浇 模 过程 中不 能保 证 纤 维 的 良好 分 散， 导 致纤 维在 试 件 中分布 不均 匀 ， 进 而影 响应 变及 裂缝 开 展．
料（ Ｔ ｋ泥 、 粉 煤灰 、 硅 灰三 者之 和 ） 的质 量 比 ， Ｐ ＶＡ 用量 是 Ｐ ＶＡ 纤维 与胶 凝材 料 总体积 比
表 １ 纤 维分 布 对 比 试 验 配 合 比及 搅 拌 结 果
Ｔａｂ ．１ Ｍｉ ｘ ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｏ ｆ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎｄ ｍｉ ｘｉ ｎｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
认 为 当粉煤 灰 与水泥 质 量 比为 ４ ． ０时 ， Ｅ Ｃ Ｃ 材料 表 现 出 的 自愈 性 能 最 好 ； 俞 家 欢 等 】 使用 Ｆ ＲＰ筋
（ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｔ ｅ ｎ ｄ ｏ ｎ ） 增强 Ｅ Ｃ Ｃ梁 ， 证实 Ｅ Ｃ Ｃ能 够 明显 提 高 构 件 或 结 构 的 抗 震 能 力 ； Ｐ ａ ｎ
第 ３ 期
王 必 元 等 ：工 程 水 泥 基 复 合 材 料 的制 备 及 力 学 性 能
６ ５
Ｐ ＶＡ纤 维 ， 纤维 长度 １ ２ ｍｍ， 直径 ４ ０ ｍ， 弹性模 量 ４ １ Ｇ Ｐ ａ ， 伸 长率 ６ ． ５ ， 抗拉强度 １ ５ ６ ０ ＭＰ ａ ， 密
纤 维在 搅拌 机 中分散 良好 ， 但 浇模 的方 法 不 当会 导 致纤 维 分 散 不 均 ， 从 而 影 响 试件 的力 学性 能 ， 尤 其是 对拉 伸试 验 的影 响较 显著 ． 本 文建议 在 浇模 过 程 中 采用 整 浇 的方 式 ， 将 搅 拌 机里 流 态 Ｅ Ｃ Ｃ一 次 性倒 入刷 过油 的模 具 中． 整浇 与未 整浇试 件 拉伸典 型 应力应 变 曲线 及裂 缝开 展对 比见 图 １ ． 图１ （ ａ ）
用， 认 为在 塑性 区使用 Ｅ Ｃ Ｃ替代 混 凝 土可 显 著 提 高结 构 的抗 剪 切 性 ， 增 强 其 能 量 吸 收 能 力及 抗 震 性； 随着高 强钢筋 在工 程建设 中的广泛 应用＿ ９ ］ ， 薛会青 等口 。 ＿ 通过 对 高强 钢筋 Ｅ Ｃ Ｃ梁 弯 曲性 能 的试 验 和理论 研究 ， 认 为高强 钢筋运 用 于 Ｅ Ｃ Ｃ中能充 分发挥 二者 的优 势． 本文 在前 人 的工作基 础上 ， 提 出通 过添 加硅灰 解决纤 维成 团 问题 ， 制 备 出能够发 生应 变 硬 化 以及 多裂 缝 开 展 的 Ｅ Ｃ Ｃ受 拉构 件 ， 研究 水
粉体 材料 ； 沙采用 粒径 为 ０ ． ０ ７ ４ ～０ ． １ ４ ７ ｍｍ 的 特 细 石 英 沙 ； 纤 维 采 用 日本 可 乐 丽 Ｒ Ｅ Ｃ Ｓ Ｉ ５＊１ ２型
收稿 日期 ：２ ０ １ ５ —０ ５—０ ５ ． ＊ 联 系人 ，Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｇ ｅ ＠ｙ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ．
关键词 ： 工程水泥基复合材料 ； ｐ ｏ ｌ ｙ ｖ ｉ ｎ ｙ ｌ ａ ｌ ｃ ｏ ｈ ｏ ｌ 纤维 ； 应 变 硬 化 ；多 裂缝
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｑ １ ７ ２ ． １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ８ ２ ４ Ｘ （ ２ Ｏ １ ５ ） ０ ３ —０ ０ ６ ４— ０ ６
第 １ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ５年 ８月
扬州大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ）
应变／ ％
（ ａ ）应力应 变 曲线 图 １ 整 浇 与 未 整 浇 对 比
ｆ ｂ ｇ ｒ ａ ｌ ｃ ａ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｎｏ ｎ－ ｉ ｎｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ ｃ ａｓ ｔ
２ 基本 力 学 性 能
Ｖｏ１ ．１ ８ Ｎｏ ．３
Ａ ｕｇ ．２０ １５
工 程水 泥 基 复合 材 料 的制 备及 力学 性 能
王 必 元 ，葛 文 杰 ， 周 静 静 ，曹 大 富
（ １ ．扬 州 大 学 建 筑 科学 与 工程 学 院 ， 江苏 扬州 ２ ２ ５ １ ２ ７ ；２ ．苏 州 市 鑫 万 盛 工程 管 理 有 限公 司 ， 江苏 苏州 ２ １ ５ ３ ０ ０ ）
度 １ ． ３ ｇ・ ｃ ｍ～ ；减水 剂采 用 Ｓ ｉ ｋ ａ聚羧 酸减 水剂 ； 水 为本地 自来 水 ．
１ ． ２ 试 验 制 备
Ｅ Ｃ Ｃ制备 时采 用后 掺纤 维 法 ：先将 水泥 、 粉 煤灰 、 硅灰 、 沙 等 加 入搅 拌 机 中干拌 １ ｍｉ ｎ使 其 分 散 均匀 ． 后 加入水 ， 湿拌 １ ａｉ ｒ ｎ ， 再加 入减 水剂 直 至水 泥砂浆 呈 现 出足 够 的流 动性 （ 停止 搅拌 后 水 泥砂 浆
传统 的混凝 土抗 拉 强 度 低 、 韧 性 差 并 且 开 裂 后 裂 缝 宽 度 难 以 控 制． 工 程 水 泥基 复合 材 料 Ｅ Ｃ Ｃ
（ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ ｄ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ） 由美 国密西根 大学 Ｌ ｉ Ｌ ｌ ＿ 提 出．Ｅ Ｃ Ｃ中没有 粗骨 料 ， 掺 人适 量 的
摘要 ： 为 制 备 良好 的工 程 水 泥 基 复 合 材 料 （ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ ｄ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ， Ｅ Ｃ Ｃ ） ， 解 决 纤 维 成 团 以及
拉 伸 试 验 中不 出现 应 变 硬 化 和 多 裂 缝 等 问 题 ， 提 出掺 人 硅 灰 的 制 备 方 法 ， 并 采 用 整 浇 方 式 以 确 保 纤 维 的 良 好分散． 分 析研 究 了 ３ 种 试 件 的 拉 伸 试 验 和 部 分 配 合 比 的立 方 体 抗 压 试 验 ． 结 果 表 明 ：掺 入 硅 灰 能 较 好 解 决纤维成团问题 ； 整浇有利于应变硬化的发挥和多 裂缝开展 ； 水 胶 比 增 大 和水 泥 掺 量 减 小 （ 即 粉 煤 灰 掺 量 增大） 能 降低 试 块 的抗 压 强 度 ； ３种 类 型 的拉 伸 试 件 均 在 试 验 中 出 现 了 良好 的应 变 硬化 现象 ．
泥、 粉煤灰 、 水胶 比 ３种 因素 对 Ｅ Ｃ Ｃ抗压强 度 的影 响规律 ， 为后 续试验 及理 论分 析打下 良好 基础 ．
１ 试 验 材 料 与 制 备
１ ． １ 试 验 材 料
水泥采 用 Ｐ ． Ｏ ４ ２ ． ５级 普通硅 酸盐 水泥 ； 粉煤 灰采用 工级 粉煤 灰 ； 硅灰 采用 无定 形 Ｓ ｉ Ｏ 。 超 细硅质
纤 维作为增 强 材料 ，目前 常 用 的方 法 是 掺 人 胶 凝材 料体 积 量 为 ２ 的 聚 乙烯醇 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｖ ｉ ｎ ｙ ｌ ａ ｌ ｃ ｏ ｈ ｏ ｌ ，