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表面改性对PVA纤维高韧性水泥基复合材料的界面与力学性能的影响的开题报告
一、研究背景与意义
高韧性水泥基复合材料（HighToughnessCementitiousComposites，HTCC）是一种新型的材料，具有高强度、高韧性、高耐久性等优点，广泛应用于土木工程、建筑工程等领域。其中，乙烯醇-酸（PolyvinylAlcohol，PVA）纤维作为增强材料之一，具有丝状结构和较高的弹性模量、极好的抗拉强度和抗弯强度等优良性能，是一种理想的HTCC增强材料。然而，PVA纤维与水泥基基质之间的粘结力不强，导致复合材料的界面结合性能较差，降低了其综合力学性能和耐久性能。
表面改性技术具有简单易行、经济可行和成本低廉的特点，在提高复合材料界面粘结强度和力学性能方面具有广泛应用前景。通过对纤维表面进行物理或化学改性，可降低纤维表面能量、增强纤维与基质之间的相互作用力，从而改善纤维在基质中的分散度和粘结性能，提高复合材料的综合力学性能。因此，本研究旨在探究PVA纤维表面改性对HTCC界面结合性能和力学性能的影响，为优化HTCC复合材料的性能提供理论依据和实验数据，也为开发更高性能的HTCC材料提供思路和技术支持。
二、研究内容
本研究通过纳米SiO2对PVA纤维进行表面处理，制备不同表面改性PVA纤维，并将其应用于HTCC材料中，研究表面改性对HTCC界面结合性能和力学性能的影响。主要研究内容包括：
1.制备不同表面改性PVA纤维
选用PVA纤维作为增强材料，采用纳米SiO2进行表面处理，制备不同表面改性PVA纤维。通过扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscopy，SEM）和接触角仪等测试方法，分析不同表面改性PVA纤维的表面性质和结构特征。
2.制备HTCC材料
将不同表面改性PVA纤维与水泥、砂等混合，制备HTCC材料。选用内在可见光响应型光催化剂（VisibleLightResponsivePhotocatalysts，VLRP）作为补强材料，以提高HTCC的耐久性和自洁性。通过压缩强度和压缩模量测试等方法，评估HTCC材料的力学性能。
3.分析HTCC界面结合性能
采用SEM测试方法，分析HTCC材料的界面结合性能，探究不同表面改性PVA纤维与水泥基基质之间的界面粘结强度和分散度。通过接触角测试等方法，分析不同表面改性PVA纤维与水泥基基质之间的相互作用力和界面亲和性，探究表面改性对界面结合性能的影响。
4.评估HTCC复合材料性能
通过拉伸试验、弯曲试验、冻融循环试验等方法，评估HTCC复合材料的力学性能和耐久性能，探究表面改性对HTCC复合材料性能的影响。将实验数据与未改性PVA纤维的HTCC材料进行对比分析，评估表面改性对提高HTCC复合材料性能的效果。
三、研究方法
1.制备不同表面改性PVA纤维
选用PVA纤维作为材料，采用表面改性方法，制备不同表面改性PVA纤维。纳米SiO2作为表面处理剂，通过溶剂混合、超声分散等工艺制备表面改性PVA纤维。
2.制备HTCC材料
选用不同表面改性PVA纤维、水泥、砂等材料进行混合，制备HTCC材料。将内在可见光响应型光催化剂作为补强材料添加到混合物中，改善HTCC材料的耐久性和自洁性。通过压力分散测试和压力模量测试评估HTCC材料的力学性能。
3.分析HTCC界面结合性能
采用SEM测试方法，分析HTCC材料的界面结合性能，探究不同表面改性PVA纤维与水泥基基质之间的界面粘结强度和分散度。通过接触角测试等方法，分析不同表面改性PVA纤维与水泥基基质之间的相互作用力和界面亲和性。
4.评估HTCC复合材料性能
通过拉伸试验、弯曲试验、冻融循环试验等方法，评估HTCC复合材料的力学性能和耐久性能，探究表面改性对HTCC复合材料性能的影响。将实验数据与未改性PVA纤维的HTCC材料进行对比分析。
四、预期成果
1.制备不同表面改性PVA纤维，分析表面性质和结构特征。
2.制备HTCC材料，评估其力学性能。
3.分析HTCC界面结合性能，探究表面改性对界面结合性能的影响。
4.评估HTCC复合材料性能，探究表面改性对复合材料性能的影响。
五、参考文献
1.DavidDarwin,GustavoParra-Montesinos.High-strengthhigh-performanceconcrete.JournalofMaterialsinCivilEngineering.2004,16(3):255-261.
2.IddiressHamadouche,DjamelBoudaoud.MechanicalandthermalpropertiesofPVAreinforcedHPC.CompositesPartB:Engineering.2014,67:161-16