PVA纤维增韧水泥基复合材料耐火性能研究现状

高性能纤维增强水泥基复合材料国内研究现状公司, 西安710055；本文研究的纤维增强混凝土是聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA）纤维增强水泥基复合材料，亦简称ECC（Engineering Fiber Reinforced Cementitious Composites）。

ECC采用了独特的结构和材料相结合的综合设计方法，是经系统设计，基于细观力学原理对水泥基复合材料中的纤维、基体以及二者的界面进行改善，以水泥浆或水泥砂浆为基体，以纤维为增强材料的一种高性能纤维增强水泥基复合材料。

近年来，国内的一些高校以及科研院所开始陆续对HPFRCC材料进行了探索性的试验研究。

2006年，中冶集团的建筑研究总院承担了科技部“高性能材料的开发及应用技术的研究”项目，开始对HPFRCC材料进行理论及试验研究。

通过借鉴国外先进的研究成果, 采用外掺REC15型PVA纤维来制备具有受拉应变硬化性能以及多缝开裂特性的HPFRCC，同时还对HPFRCC与普通混凝土的界面粘结性能进行了试验研究，分析评估了二者的界面粘结性能并对HPFRCC/FRP网格复合材料的力学性能进行了试验研究, 以分析其在抗震加固领域的应用前景。

为提高其性价比和降低能耗，东南大学孙伟院士所领导的课题组[1]，采用粒径为100μm的工业废弃物（尾矿）取代细磨石英砂，或用最大粒径为3000μm 的天然砂取代粒径为100μm的细磨石英砂来制备ECC材料（表1.2）。

既利用了工业废料，又大大节约了能耗。

试验结果表明，其抗压强度达65MPa，最大裂缝也控制在0.06mm，抗弯强度达10~15MPa，弯曲挠度为1.7cm。

青岛理工大学毛新奇[2]研究了PVA掺量对ECC收缩和抗裂性能的影响，结果表明，PVA纤维能够显著提高水泥基复合材料的断裂能、抗折强度、弯曲韧性，各项性能基本随纤维掺量的增加呈线性增长；纤维对材料的自由干燥收缩变形影响不大，但可有效地控制干缩裂缝的发生和发展，与ECC材料基体比较，裂缝的控制率均达到90%以上；试验中ECC的最大干燥收缩裂缝宽度能够控制在100左右，甚至只有40（掺量为15%时），这有利于提高材料的耐久性。

PVA 纤维混凝土的应用研究现状引言混凝土属于脆性材料，其韧性较差。

而纤维抗拉强度较高，两者复合使用可以克服混凝土抗拉强度较低和脆性的缺点。

目前，应用到水泥混凝土内的纤维种类比较多，常用的包括碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、钢纤维、聚丙烯晴纤维、聚乙烯醇纤维(PVA)等。

其中PVA 纤维增强水泥基材料是目前热门课题之一。

近年来，超高韧性水泥基复合材料是比较热门的一种新型建筑材料，其实质上是通过在混凝土中加入2%的聚乙烯醇短纤维制备出一种高性能纤维增强水泥基复合材料。

这种纤维增强混凝土在受到轴向拉伸和弯曲荷载作用下会呈现出显著的应变硬化特征，并且当受力开裂后，其承载力会经历一个类似于钢筋的假应变硬化阶段，而不会像钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土那样当遭受达到极限承载力的荷载作用时会突然降低。

1 PVA 的性能特点与其他种类的纤维相比，PVA 纤维具有以下几点优势：①高抗拉强度和高弹性模量;②与矿物掺合料的相容性较好;③高亲水性，能够较好地均匀分布在水泥浆体中;④与水泥基材料的界面结合较好;⑤高耐酸碱性;⑥直径适中，可达到39 mu;m;⑦环保，无毒无害。

几种常用纤维的性能参数见表1。

由表1 可以看出，钢纤维弹性模量较高，制作工艺较复杂，生产的钢纤维直径较大，不利于普遍应用。

聚丙烯纤维的弹性模量太低，碳纤维的弹性模量较高，其极限延伸率较小，且不能弯曲。

整体上看，聚乙烯纤维性能上与PVA 接近，但是聚乙烯纤维价格较高，不适合大量应用。

2 PVA 纤维增强混凝土的力学性能钱桂枫等人研究发现，PVA 纤维的最佳掺量是0.08%～0.1%，体积掺量在此范围内可以有效改善混凝土抗折强度，且PVA 纤维的长径比越小，强度提高效果越显著。

Fukuyama 等人对PVA 纤维增强混凝土构件进行了拉mdash;压循环荷载试验，结果发现当PVA 纤维掺量为1.5%时，构件的应变可以达1.5%，试件韧性较好，且裂缝宽度小于0.2 mm。

《PVA纤维增韧水泥基复合材料制备及其高温力学性能研究》一、引言随着现代建筑技术的不断发展，对建筑材料性能的要求日益提高。

水泥基复合材料因其优异的物理力学性能和良好的耐久性，在建筑领域得到了广泛应用。

然而，传统的水泥基材料在受到冲击或震动时易产生裂纹，影响了其使用性能。

为了改善这一不足，研究人员开始探索将纤维加入到水泥基材料中，以提高其韧性和抗裂性能。

其中，PVA（聚乙烯醇）纤维因其优良的物理性能和与水泥基材料的良好相容性，成为了增强水泥基复合材料的重要选择。

本文旨在研究PVA纤维增韧水泥基复合材料的制备工艺及其在高温环境下的力学性能。

二、PVA纤维增韧水泥基复合材料的制备1. 材料选择制备PVA纤维增韧水泥基复合材料所需的主要材料包括水泥、PVA纤维、水和其他添加剂。

其中，PVA纤维的选择对于提高复合材料的性能至关重要。

应选择具有高强度、高韧性和良好亲水性的PVA纤维。

2. 制备工艺制备过程主要包括材料混合、搅拌、浇筑和养护等步骤。

首先，将水泥、PVA纤维、水和添加剂按照一定比例混合；然后，通过搅拌使各组分充分混合均匀；接着，将混合物浇筑到模具中，进行养护；最后，脱模并得到PVA纤维增韧水泥基复合材料。

三、高温力学性能研究1. 实验方法为了研究PVA纤维增韧水泥基复合材料在高温环境下的力学性能，采用高温炉对试样进行加热，并利用万能材料试验机进行力学性能测试。

通过改变加热温度和加热时间，探究不同条件下复合材料的力学性能变化。

2. 实验结果与分析（1）抗拉强度：随着温度的升高，PVA纤维增韧水泥基复合材料的抗拉强度呈现先增加后降低的趋势。

在较低温度下，PVA纤维能够有效地提高复合材料的抗拉强度；而在较高温度下，由于纤维与基体的热膨胀系数差异较大，导致复合材料内部产生较大的热应力，从而降低其抗拉强度。

（2）抗压强度：与抗拉强度类似，PVA纤维增韧水泥基复合材料的抗压强度在高温环境下也呈现先增加后降低的趋势。

第26卷第2期湖 北 工 业 大 学 学 报2011年04月Vol.26No.2 Journal of Hubei University of Technology Apr.2011[收稿日期]2010-12-17[作者简介]陈升平(1965-),男,湖南醴陵人,湖北工业大学教授,工学博士,研究方向为结构工程[文章编号]1003-4684(2011)02-0108-05PVA 纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究陈升平,李素华(湖北工业大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430068)[摘 要]通过单轴抗压试验、直接拉伸试验、四点弯曲试验、抗折试验对不同配比和不同试件形状的PV A 纤维增强水泥基复合材料进行力学性能试验研究,结果表明:加有PV A 纤维的水泥基复合材料的抗压强度提高不大,大约是10%,而抗拉强度和抗弯强度则提高很多,且出现了许多细小裂缝,呈现出应变硬化特性,极限拉应变可达1.8%;利用直板型试件做直接拉伸试验比胫型试件做直接拉伸试验的试验结果准确,且易于试验操作.试验结果证实了PV A 纤维增强水泥基复合材料具有很好的韧性.[关键词]PV A 纤维;水泥基复合材料;力学特性;韧性[中图分类号]T U 528.572[文献标识码]:A水泥基复合材料作为一种建筑材料自问世以来,迄今已有一百多年的历史.随着现代工程结构向大跨度、轻型、高耸结构的发展和向地下、海洋的扩展,以及未来的人类社会将向智能化社会发展,使工程结构对混凝土性能的要求越来越高.混凝土材料由于抗拉强度低、韧性差[1],使其容易产生裂缝而影响它的耐久性.超高强混凝土[2]的发展,使裂缝问题变得更为突出.为了改善或克服水泥基材料自身的缺陷,增加它的韧性,在水泥砂浆或混凝土中掺加纤维,是改善水泥基材料力学性能的常用方法之一,纤维增强水泥基复合材料[3](Fibre Reinforced Cem ent -based Co mposite)在国际上的发展已将近有一个世纪,传统的纤维混凝土(Fiber Reinforced Co ncrete or Mo rtar,FRC)在一定程度上增加了韧性,使混凝土的抗拉强度、变形能力有不同程度的提高,但是这种复合材料在直接拉伸试验中表现出应变软化特性[4].上世纪九十年代初,美国密歇根(M ichigan)大学Victor Li 教授等人根据微观力学和断裂力学的基本原理提出了ECC (Eng ineered cementitious com po sites)材料的基本设计理念.Victor Li 教授将经过等离子处理的PVA 纤维加入水泥砂浆中,纤维体积掺率约为2%,使用常规的搅拌和加工工艺制成了PVA -ECC 材料,其硬化后具有显著的应变硬化特性,从试件开始受力到整个破坏过程中产生了多条细密裂缝,裂缝间距为1~2mm [5-9],裂缝宽度通常不超过100 m ,极限拉应变可超过3%.PVA -ECC 材料由于具有超高的韧性、良好的裂缝控制能力,使得结构具有很好的耐久性.本文通过三种不同配比的水泥基体,利用国产的PVA 纤维,进行了抗压、抗拉、抗弯、抗折试验,详细地研究了该材料的力学性能.1 试件设计1.1 试验材料与配合比普通硅酸盐水泥:等级为42.5#;普通河砂:细砂,最大粒径不大于1.2mm;微硅粉:由武汉新必达微硅粉有限公司生产;纤维:由重庆宜筑商贸有限公司生产,具体性能见表1;一种聚羧酸高效减水剂:由武汉华轩高新技术发展有限公司生产;水为自来水.本试验采用三组不同配比的水泥基体,水泥基体采用质量法,纤维采用绝对体积法,具体配合比见表2.首先,称量减水剂和水的质量,同时把减水剂放入称量好的水中溶解;其次,称量水泥、砂、微硅粉、纤维的质量,接着把水泥、砂、微硅粉放入搅拌筒内干拌2~3min,待水泥、砂、微硅粉搅拌均匀后,缓慢掺入加有减水剂的水,大概搅拌2~3min 后再加纤维,纤维要沿着搅拌筒旋转的方向缓慢加入,不可一次加入太多,以免纤维结团,影响拌合物搅拌的均匀性.在标准养护室内养护期龄为28d,在试验前试件要晾干及对其表面上的水锈等杂物进行清理干净.表1 P V A 纤维性能纤维种类类型直径/ m 长度/mm 抗拉强度/M P a 弹性模量/G Pa 断裂延伸率/%密度/(g cm -3)YZ -PV A -12单丝20.11212503581.3表2 P V A -水泥基体配合比编号水泥砂微硅粉水减水剂纤维/%10.810.10.360.01220.9100.360.01230.80.80.10.360.0121.2 试件尺寸与编号抗压试件分两种类型:1)立方体试件:100mm 100m m 100mm ;2)棱柱体试件:40m m 40mm 160mm.每组配比有三个试件,试件的编号规定:Y 表示抗压试验,A 表示立方体试件,B 表示棱柱体试件,第一个数字表示配合比的顺序,最后的数字表示这种配合比中试件的顺序号,W 表示该水泥基体中没有加纤维,如YA1-1.直接拉伸试件尺寸分两种类型:1)哑铃型试件:330mm 60mm 13mm ,端部宽为60mm ,中间测试区宽为30m m ;2)直板型试件:250m m 60mm 13mm,试件的编号规定:L 表示拉伸试验,C 表示哑铃型试件,D 表示直板型试件,第一个数字表示配合比的顺序,最后的数字表示这种配合比中试件的顺序号,如LC1-1.弯曲试件为400m m 80m m 20mm 的直板型试件,试件的编号规定:W 表示弯曲试验,第一个数字表示配合比的顺序,最后的数字表示这种配合比中试件的顺序号,如W1-1.抗折试件为40m m 40m m 160mm 的棱柱体试件,试件的编号规定与抗压试件的编号规定相同,只是该种试件的顺序号不同.另外,在做完抗折试验后,由于试件一分为二,对其又做了抗压试验,试件的受荷表面尺寸为40mm 40mm,简称40mm 40mm 40mm 小立方体试件.2 试验设备与方法抗压试件:1)立方体试件采用1000kN 微机控制液压式万能试验机,加载采用位移控制模式,速率为0.02m m/s;2)棱柱体试件采用300kN 微机控制液压伺服试验机,加载采用位移控制模式,速率为0.05mm /min;3)抗折试验之后的小立方体试件采用微机全自动压力试验机,型号:YAW -300C,最大试验力300kN,由济南恒瑞金试验机有限公司生产,加载采用力控制模式,速率为2.4kN/s.直接拉伸试件采用300kN 微机控制液压伺服试验机,加载采用位移控制模式,速率为0.05mm/min,采集数据包括:承载力、位移、应变、时间,其中应变采用标距为50mm 的引伸计来测定.弯曲试件采用四点加荷法加载,加载仪器:100kN 微机控制电子万能试验机,由美特斯工业系统(中国)有限公司生产,加载采用位移控制模式,速率为0.05m m/m in.抗折试验采用电动抗折试验机,型号:DKZ -5000,由无锡建筑材料仪器机械厂生产.3 试验结果与分析3.1 抗压试验立方体、棱柱体试件的抗压试验曲线如图1,抗折试验之后的40mm 40m m 40mm 小立方体试件的抗压试验结果见表3.109第26卷第2期 陈升平等 P V A 纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究表3 小立方体抗压试验结果试件名称最大荷载1/kN抗压强度1/M Pa 最大荷载2/kN抗压强度2/M Pa平均抗压强度/M PaY BW 1-383.652.380.650.452.5Y BW 1-678.849.392.657.952.5Y BW 2-1100.062.593.858.660.7Y BW 2-498.361.4109.068.160.7Y BW 2-6101.863.680.050.060.7Y BW 3-192.057.578.549.151.7Y BW 3-380.650.487.854.951.7Y BW 3-577.948.779.749.851.7Y B1-378.849.397.460.956.6Y B1-491.156.995.159.456.6Y B2-1104.865.3101.863.664.1Y B2-577.148.299.562.264.1Y B2-6104.865.5108.167.664.1Y B3-170.844.385.753.662.7Y B3-2102.464.0104.865.562.7Y B3-4108.467.8108.167.662.7从图3和表1可以看出:1)YA1-1、YA1-2、YA1-3最大的抗压强度为55.52M Pa,YA2-1、YA2-2、YA 2-3最大的抗压强度为48.3M Pa,YA3-1、YA 3-2、YA3-3最大的抗压强度为55.18M Pa,说明加入一定量的微硅粉后,有助于抗压强度的提高,因为微硅粉颗粒较细,填补了细骨料之间的空隙,增加试件的密实度.2)立方体试件在达到受压峰值时,不是瞬间破坏,而是突降之后还可以继续承载.在试件破坏的那一瞬间,不像普通混凝土的声音那么大,而是能清楚听到纤维吱吱被拉断的声音;从试件的抗压强度到最终破坏(试件不适合继续承载)的持续时间大概是试件达到其最大的抗压强度的3~4倍,甚至时间更长,不像普通混凝土那样在荷载达到其承载力后很快就不适合持续承载,这说明纤维在水泥基体中很好的起到增韧的作用,有效的防止混凝土 一裂即坏 现象.3)加入一定量的纤维后,棱柱体试件、小立方体试件的抗压强度有一定的提高,大约有10%,但在棱柱体、小立方体试验中没有加入微硅粉的试件,其抗压强度反儿最大,其原因需进一步的研究.4)在棱柱体试验中,不管有没有添加纤维,试件在达到最大受荷时,其很快就不能继续承载,但试件的破坏形式不同,没有加纤维的试件基本上被严重剥落,加有纤维的试件基本上呈对角劈开破坏,破坏不像没有加纤维的试件严重.5)在同样的配比下,胶砂比较大的,抗压强度较小,如小立方体试验中的第一组和第三组配比相比较.3.2 直接拉伸试验110湖 北 工 业 大 学 学 报2011年第2期哑铃型试件、平板型试件的直接拉伸试验曲线如图2.从图2可以看出:1)LC2-1、LC2-3平均拉应变为1%,LC3-2、LC3-3平均拉应变为0.8%,LD1-1最大的拉应变为1.2%,LD2-2、LD2-3平均拉应变为1.1%,LD3-1、LD3-2平均拉应变为1.8%,说明加入一定量的纤维后,水泥基体的极限拉应变提高很大,远远大于普通混凝土的极限拉应变.2)加有纤维的水泥基复合材料出现应变硬化现象,即水泥基体在开裂后仍能继续承载,而不像混凝土那样在出现裂缝后马上就退出工作.随着水泥用量的增多、水灰比的加大,有利于实现试件的应变硬化现象.3)从拉伸试验结果可以看出:同样的材料、同样的加载方法,拉应变也有很大的差别,如LC3-2、LC3-3平均拉应变为0.8%,而LD3-1、LD3-2平均拉应变为1.8%,这可能与试件的外形有很大的关系,因为哑铃型试件在变截面处受拉应力突然增大,导致了试件往往在变截面处首先出现裂缝,影响试验结果的精度.4)不管是哑铃型试件还是平板型试件都有可能裂缝首先出现在端部受拉区,为了尽量避免端部受拉区首先被破坏,在试件的端部受拉区用很薄的铝片进行加固.5)每组试件的最大拉应变变化较大,说明试件在制作、试验操作等方面受人为因素影响较大.3.3 弯曲试验弯曲试验全曲线如图3.111第26卷第2期 陈升平等 P V A 纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究从图3可以看出:1)加有纤维的水泥基复合材料具有很好的韧性,在试件的拉应力区出现了许多细小裂缝,出现应变硬化现象,与直接拉伸试验中的直板型试件的试验结果较为吻合.2)同一配比试件的弯曲试验结果有较大的差别,在加有微硅粉的试件具有较好的应变硬化性能.3.4 抗折试验棱柱体抗折试验结果见表4.表4 棱柱体抗折试验结果试件名称抗折强度/M Pa试件名称抗折强度/M PaYBW1-3 4.23Y BW1-6 4.24YBW2-1 4.91Y BW2-4 6.13YBW2-6 6.84Y BW3-1 5.25YBW3-3 4.23Y BW3-5 4.46YB1-37.92Y B1-47.86YB2-1 6.38Y B2-58.20YB2-67.62Y B3-18.90YB3-28.60Y B3-47.96从表4可以看出:1)加有纤维的试件抗折强度要比没有加纤维的试件抗折强度提高1.5~2.5倍.2)在同样的配比下,加有微硅粉的试件抗折强度提高较多.4 结论本文对PVA纤维增强水泥基复合材料的抗压、抗拉、抗弯、抗折强度等力学性能进行了试验研究,与普通混凝土材料相比,其抗压强度有一定的提高,在直接拉伸试验和弯曲试验中均表现出明显的应变硬化性能和多点开裂特性,极限拉应变最大的可达到1.8%,克服了混凝土本身的脆性问题,在实际的工程中有着良好的发展前途.[ 参 考 文 献 ][1] 田 砾,许婷华,万小梅,等.水泥基工程复合材料(ECC)的研究与应用[A].纤维混凝土的技术进展与工程应用[C]:第十一届全国纤维混凝土学术会议论文集.大连:2006.[2] 蒲心诚.超高强高性能混凝土[M].重庆:重庆大学出版社,2004.[3] 沈荣熹,王璋水,崔玉忠.纤维增强水泥与纤维增强混凝土[M].北京:化学工业出版社,2006.[4] 赵国藩,彭少民,黄承逵.钢纤维混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.[5] L i V C,W u H C,Chan Y W.Effect o f plasma t reatmento f po lyethy lene fiber s on int er face and cemenfifious composit e pro per ties[J].Journal of the Amer ican Ce-ramic So ciety,1996,79(3):700-704.[6] L i V C,Wang S,W u C.T ensile str ain-hardening behav-io r o f P VA-ECC[J].A CI M aterials Journal,2001,98(6):483-492.[7] V ictor C.L i.O n eng ineered cement itio us co mpo sites(ECC)-A r eview of the materiaI and its applicatio ns.Journal o f A dv anced Co ncrete T echnolog y,2003,1(3):215-230.[8] L i V C.Eng ineer ed Cementitious Co mpo sites[A].P roceedings o f Co nM at 05[C].V anco uv er,Canada,2005:1-11.[9] 李贺东.超高韧性水泥基复合材料试验研究[D].大连:大连理工大学图书馆,2009.Experimental Research on Mechanical Properties of PVAFiber Reinforced Cementitious CompositeCH EN Sheng-ping,LI Su-hua(S chool of Civil E ng.&A r chitectur e,H ubei Univ.of T ech.,Wuhan430068,China)Abstract:T he mechanical properties o f PV A fibre r einfor ced cem ent com posite w ith different m aterial com-position ratios and different shapes w ere tested in this paper through uniax ial com pression test,direct ten-sile test and four-point bending test.Ex perim ental results show ed that the compressio n streng th w ith PVA fiber s incr eased about10%,w hile the tensile strength and flex ural strength ar e greatly improved, and there w ere m any sm all cracks,show ing str ain hardening characteristics,the ultim ate tensile str ain reached1.8%.Further more,The ex perimental results of straight-type specimen ar e mo re accurate and easy to perform co mpared to the shin plate specimen.Ex perimental r esults co nfirmed that PVA fiber r ein-forced cementitio us composites hav e goo d to ug hness.Keywords:PVA fibrous;cementitious com po site;mechanical properties;toughness[责任编校:张培炼] 112湖 北 工 业 大 学 学 报2011年第2期。

2019 NO.3·87·第34卷 第4期52020年 8月Vol.34 No.4Aug. 2020PVA 纤维对水泥基材料性能的影响研究*Study on the Influence of PVA Fiber on the Properties of Cement-based Materials乐 睿，孙海燕，龚爱民，苗立川，赵 杨，梅 伟（云南农业大学 水利学院，云南 昆明 650201） 摘　要 ：通过对不同纤维掺量的PVA-ECC 试件进行抗压强度和抗折强度试验以及干缩试验，探究PVA 纤维对水泥基复合材料基本力学性能和干缩性能的影响。

结果表明：PVA 纤维的掺入，可以提高水泥基复合材料的抗折强度，在0~3.6kg/m 3的掺量区间内，PVA 纤维掺量越大，P 水泥基复合的抗折强度越大；PVA 纤维的掺入可以提高水泥基材料的抗压强度，但是不显著；PVA 纤维掺量1.8kg/m 3时，其对水泥基材料的干缩有抑制作用。

关键词：PVA 纤维；水泥基材料；抗压强度；抗折强度；干缩性能 中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1005-8249（2020）04-0087-04LE Rui, SUN Haiyan, GONG Aimin, MIAO Lichuan, ZHAO Yang, MEI Wei（ College of Water Resources and Hydraulic Engineering, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China ） Abstract: PVA-ECC specimens with different dosage of PVA fiber were tested for compressive strength, flexural strength and dry shrinkage,which contributed to study the influence of PVA fiber on mechanical properties and dry shrinkage properties of cement-based material. The results show that PVA fiber can improve the flexural strength of cement-based material. In the range of 0 ~ 3.6kg/m 3, with the higher dosage of PVA fiber, the higher flexural strength of cement-based material would be gained. The incorporation of PVA fiber can also improve the compressive strength of cement-based materials, but its effect is not significant. The dosage of 1.8kg/m 3 PVA fiber can inhibit the dry shrinkage of cement-basedmaterials. Keywords: PVA fiber; cement base material; compressive strength; flexural strength; dry shrinkage *基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2020J0242）；云南农业大学自然科学青年科研基金项目（2016ZR15）；云南农业大学科技创新创业行动基金项目（2019KFX019）。

PVA纤维的研究现状与应用孙志永【摘要】公路建设中,半刚性基层材料应用最为广泛,因其强度高、刚度大、水稳性好、冰冻稳定性好、经济效益好,但是其裂缝问题日益突出,并成了该结构的主要缺陷,不仅影响了路面的美观,同时也严重影响了道路的使用性能.为了解决该问题,国内外很多学者做了大量的实验研究,尝试将聚酯纤维、剑麻纤维、玄武岩纤维等加入水泥稳定碎石中,来改善路面的各项性能,这些研究都取得了一定的效果.而在这些纤维中,PVA纤维以其高强高模、良好的亲水性和与水泥基材料的良好的粘结性能以及价廉的特点,因而在工程受到越来越多的推广作用.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2018(000)042【总页数】2页(P59-60)【关键词】PVA纤维;水泥基复合材料;半刚性基层【作者】孙志永【作者单位】安徽省交通控股集团有限公司安徽合肥 230000【正文语种】中文【中图分类】TS101.92引言随十三五规划以来，我国交通运输行业的迅速发展，我国的公路建设朝着更高的标准发展，其中应用最为广泛的当属半刚性基层材料。

因为水泥稳定碎石存在抗裂性能差等缺点，所以研究者们尝试在其中加入纤维，形成了纤维水泥稳定碎石基层材料。

这种方法对水泥稳定碎石基层材料的路用性能有显著地提高作用。

目前国内学者对PVA纤维在水泥稳定碎石中的应用的研究还比较少。

从PVA纤维的生产工艺，到PVA纤维增强水泥基的研究，再到研究超纤维、剑麻纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等纤维对水泥稳定碎石的改善作用，这些研究工作都为PVA纤维增强水泥稳定碎石材料的研究打下了强有力的基础，为后续的研究工作提供了支撑和借鉴意义。

1 PVA纤维在水泥稳定碎石中的发展阶段1.1 PVA纤维在国外的相关研究与应用关于国外众多国家对PVA-ECC的研究，其中以日本学者的研究最为丰富。

日本可乐丽公司的试验结果表明：PVA具有比钢筋更好地与水泥的粘结性，而且PVA纤维还具有分散性好、耐碱性好等特性。

PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究的开题报告一、研究背景与意义水泥基材料是建筑领域中广泛应用的一种材料，但在实际使用中存在着比较严重的缺陷，如抗裂强度低、自重大、脆性等问题，这些问题导致水泥基材料在实际使用中的可靠性和稳定性受到限制。

为了改善这些问题，研究开发水泥基复合材料已成为一种新的解决方案。

其中，PVA 纤维被广泛应用于水泥基复合材料中，有效地提高了材料的力学性能。

因此，本研究旨在通过试验研究PVA纤维增强水泥基复合材料的力学性能，为水泥基材料的改性提供一定的理论依据和实验数据支持。

二、研究内容与方法（一）研究内容1. PVA纤维增强水泥基复合材料的制备；2. PVA纤维增强水泥基复合材料的力学性能研究，包括抗弯、抗压、抗拉等力学性能测试。

（二）研究方法：1. 材料制备：采用机械搅拌法将水泥、石灰石粉、砂子等原材料混合后制备出水泥基材料；将PVA纤维与水泥基材料混合，制备出PVA纤维增强水泥基复合材料。

2. 实验设计：设计PVA纤维增强水泥基复合材料的试验小样，进行抗弯、抗压、抗拉等性能测试。

3. 数据处理：采用统计分析方法对试验数据进行整理和分析，绘制相应的力学性能力学曲线和统计图表分析结果。

三、预期成果1. 制备PVA纤维增强水泥基复合材料；2. 获得PVA纤维增强水泥基复合材料的力学性能测试数据；3. 分析PVA纤维增强水泥基复合材料的力学性能特点；4. 探讨PVA纤维增强水泥基复合材料在实际应用领域中的应用前景。

四、研究进度安排1. 5月：完成课题的背景资料收集和研究；2. 6月：收集和购买实验所需的原材料和仪器设备；3. 7-8月：进行PVA纤维增强水泥基复合材料的制备；4. 9-10月：进行PVA纤维增强水泥基复合材料的力学性能测试和数据处理；5. 11-12月：完成试验报告撰写和博士论文的部分内容编写。

纤维增强水泥基复合材料性能研究综述作者：王菲来源：《科学与技术》 2018年第5期摘要：水泥混凝土在工程建设中应用广泛；纤维材料的掺入提高了水泥基材料的抗拉、抗裂、韧性和变形性能。

本文主要介绍了纤维增强水泥基复合材料；尤其是PVA 纤维、混杂纤维物理力学性能研究。

关键字：纤维增强水泥基；PVA 纤维；混杂纤维引言水泥是当代建设中应用较为广泛、用量较多的建筑材料。

但在实际的工程应用中，传统的水泥基材料表现出来的抗拉强度低、脆性大、易开裂、变形能力差等特点，限制水泥应用与发展。

伴随着新材料技术发展，纤维增强水泥基复合材料的概念被提出，在近50 年来得到较快的发展。

通过加入纤维材料提高水泥的抗拉、抗裂、韧性以及变形性能。

目前，较为常用的纤维材料是：碳纤维、玻璃纤维、PVA 纤维等。

1 纤维增强水泥基复合材料性能研究水泥为脆性材料，将纤维材料加入水泥中，不仅改善了水泥的抗拉等力学性能，并且改变其发生的破坏形态，提高延性，纤维的不同特性使纤维增强水泥基复合材料的性能表现出差异。

董岩[2]对于碳纤维增强水泥基材料的研究中，在水灰比一定的条件下，纤维掺量为0.6%时，水泥抗压强度提高了27%，在劈拉试验中，纤维掺量为0.8%时，抗拉强度增强30%，碳纤维的较强的韧性一方面抑制了水泥基裂缝的发展。

在王炜文[3]对于不用纤维增强水泥基复合材料力学性能的试验研究中，对于PVA 纤维、碳纤维、玄武岩纤维、PP纤维增强水泥基复合材料进行四点弯曲试验，得到的各项力学指标中，掺入碳纤维、玄武岩纤维的水泥材料极限荷载为PVA 纤维材料的1.5 倍，但其挠度、裂缝特点等延性特点较差，PVA、PP 纤维增强水泥基复合材料的极限荷载较低，但在破坏中呈现出了多点开裂的现象，裂缝数量较少，其中，PVA 纤维的最大裂缝宽度相对较小。

高延性纤维增强水泥基复合材料(EngineeredCementitious Composite,ECC)最早是在20世纪90 年代，由密歇根大学的Li[4]教授提出的。