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2008年第1期混凝土与水泥制品2008No1
2月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTSFebruary

增稠剂对超高韧性纤维增强水泥基
复合材料性能的影响

张帅,张英华
(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,116024)

摘要:以聚乙烯醇纤维(PolyvinylAlcohol,简称PVA)-超高韧性水泥基复合材料(EngineeredCementitiousComposites,简称
ECC)为研究对象,选用三种成分不同的增稠剂,通过新鲜ECC的扩展度试验、硬化ECC的弯曲试验,研究了增稠剂对ECC的工
作性能及力学性能的影响。试验结果显示,通过合理选择增稠剂类型及合理的配合比设计,可以使ECC在具有良好的工作性能
的同时,在力学性能上也有一定程度的提高。
关键词:PVA;ECC;增稠剂;工作性能;力学性能
中图分类号:TU528.572文献标识码:A文章编号:1000-4637(2008)01-34-04

0前言细骨料:100～200目精选优质硅砂
超高韧性水泥基复合材料(Engineered纤维:PVA纤维,纤维长度12mm,弹性模量
CementitiousComposites,以下简称ECC)[1]自从上世纪29.12GPa,伸长率7%,抗拉强度1092MPa,密度1.3g/
90年代初问世以来,以其高延性、高韧性、高阻裂等特cm3
性得到了国内外材料界及工程界的普遍关注,并在日粉煤灰:Ⅰ级灰
本、瑞士等国家有应用于实际工程的报道[2]。ECC在使减水剂:聚羧酸盐高效减水剂
用体积率约2%的纤维(主要是合成纤维,如PVA和增稠剂:(1)羟丙基甲基纤维素(HPMC);(2)羟乙
PE纤维)的情况下,以断裂力学和微观力学的概念为基纤维素(HEC);(3)聚丙烯酰胺(PAM)
指导,对纤维、基体以及纤维/基体界面进行有意识的1.2试验方法
设计和调整,使设计出的复合材料通过产生多条细密通过改变增稠剂种类、掺量与高效减水剂复配,按
裂缝来实现假应变硬化的特性。ECC根据其成型方法照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》对新
的不同,可分为现浇ECC、自密实ECC、喷射ECC、挤鲜PVA-ECC流动度进行评价。硬化PVA-ECC的抗压
压成型ECC。其中在制备流动性较高的自密实ECC、强度试验采用70.7㎜×70.7㎜×70.7㎜立方体试件,四点
喷射ECC时,增稠剂是不可缺少的成分。目前,国内对弯曲试验采用15mm×100mm×400mm的薄板试件。试
ECC的研究还只停留在对ECC的特点、发展过程做一件在振动台振捣成型后,2d拆模,置于标准养护室养
些简要介绍,研究也都集中在配合比设计和力学性能护至试验龄期,分别为28d和47d。四点弯曲试验加载
上,而对工作性能、外加剂相容性等的研究还处于空示意图见图1,两个位移计及0.7t荷载传感器与计算
白,也没有工程应用的报道。机相连,试验机以0.3mm/min的恒定位移控制加载速
增稠剂作为一种以增稠和保水作用来防止材料分率,计算机同步采集数据,得到四点弯曲试验的荷载-
离及泌水的外加剂,主要使用在水下混凝土及高流动挠度曲线。
混凝土的制备上[3]。本文以聚乙烯醇纤维(Polyvinyl
荷载
Alcohol,以下简称PVA)-ECC为研究对象,选用三种
成分不同的增稠剂,通过新鲜ECC的扩展度试验、硬
化ECC的抗压强度试验及弯曲试验,来研究增稠剂对5010010010050
ECC的工作性能及力学性能的影响。为将来制备自密图1四点弯曲加载示意图
实ECC及喷射ECC时增稠剂的选择做准备。图2为没有添加增稠剂的PVA-ECC四点弯曲荷
1试验概况载-挠度曲线,表1为该试件的基体配合比,纤维掺量
1.1原材料为体积率2%。由图2可知,材料表现出了ECC的假应
水泥:P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥变硬化的特性,在试件表面也观察到了多条细密裂缝。

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张帅,张英华增稠剂对超高韧性纤维增强水泥基复合材料性能的影响

本文的其它试验以上述配合比为基准,将高效减水剂效果不同(表4),当高效减水剂的掺量达到1.0%,增稠
掺量、增稠剂类型及增稠剂掺量定为试验参数。剂掺量小于0.64%时,大部分组合中纤维与浆体分离,

表1基体配合比说明PAM的保水效果并不理想。

水泥粉煤灰砂水高效减水剂表4PAM与SP混掺时的浆体扩展度cm

1.03.01.71.30.0055PAMSP/%
/%0.500.801.001.50
1.0
0.00020.1///
0.8
0.01321.7///

N0.6
k

/0.06420.521.5//
龄期:47d
载0.4SP:0.55%0.13021.421.6//
荷
0.25620.42