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《沈阳工业大学》 2018年
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尾矿砂水泥基复合材料自愈合影响因素研究

王怀成  
【摘要】:尾矿砂水泥基复合材料,是用尾矿砂部分替代水泥基复合材料中的细骨料,掺加了PVA纤维,并使用大比例的粉煤灰,所研发的高性能、绿色环保纤维增强水泥基复合材料,该材料具有良好的工程应用前景。目前,国内外对水泥基复合材料自愈合性能研究已经取得很大进展,但对于这种掺加了尾矿砂的PVA纤维增强水泥基复合材料的自愈合性能研究鲜有报道。为此,本研究在课题组已有研究的基础上,开展尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能研究。本课题主要从材料组份因素和环境因素角度出发,用强度恢复法及超声波检测法,研究材料组份因素中的PVA纤维体积掺量、尾矿砂替代率、粉煤灰掺量等因素,以及不同环境对尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能的影响,并通过正交试验来分析该材料配合比中各组份对材料自愈合性能影响的显著性,进而进行最优自愈合性能的配合比的研究。通过以上研究,揭示出不同因素对尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能的影响规律。论文的研究内容及主要结论如下:(1)针对材料组份开展预制裂缝试件的自愈合试验。根据受损试件自愈合后的强度恢复率及超声波波速来研究材料组份因素对尾矿砂水泥基复合材料自愈合性能的影响。结果表明:掺加PVA纤维的尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能优于未掺加PVA纤维的材料的自愈合性能。合理的用尾矿砂替代材料中的细骨料可以改善材料的自愈合性能;粉煤灰在自愈合养护龄期较短时,其掺量越低,材料的自愈合性能越好;随着自愈合养护龄期的增长,一定掺量粉煤灰的使用可以提高尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能,粉煤灰会在自愈合养护过程中逐步发生作用。(2)针对环境影响开展自愈合试验。分别在标准养护环境和不同浓度的硫酸盐溶液养护环境下,对损伤试件进行自愈合养护试验。结果表明:低浓度的硫酸盐溶液养护环境可以提高材料的自愈合性能,并且优于标准自愈合养护下材料的自愈合性能;高浓度硫酸盐环境时的自愈合性能在养护初期较好,但随着养护龄期的增长,材料的自愈合性能逐渐降低,并低于其他组别,甚至出现腐蚀破坏。(3)根据所选部分材料组份因素设计正交试验,对试验获得的强度恢复率进行方差和极差分析,推断出各组份因素对尾矿砂水泥基复合材料自愈合性能影响的显著性,进而对材料自愈合性能最优配合比进行了研究。结果表明:PVA纤维体积掺量对尾矿砂水泥基复合材料的自愈合性能影响高度显著;粉煤灰掺量影响显著,其显著性随着自愈合养护龄期的增长而不断增强;尾矿砂替代率对自愈合性能有所影响。在本研究选取的参数范围内,最优配合比时的PVA纤维体积掺量为1.5%、尾矿砂替代率为1/2,粉煤灰的最优掺量随自愈合养护龄期时长变化。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ172.1;TB33

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