聚合物改性水泥混凝土复合梁的力学性能研究.docx

聚合物改性水泥混凝土复合梁的力学性能研究
摘要：
本研究将聚合物改性剂引入水泥混凝土中，制备出一种新型水泥混凝土，与普通水泥混凝土相比，具有更大的承载能力和更好的耐久性表现。同时，采用复合材料技术，将玻璃纤维增强塑料(GFRP)添加到水泥混凝土中，制备出复合梁。通过实验研究，结果表明，聚合物改性水泥混凝土复合梁具有更好的抗弯性能、抗剪性能和承载能力，这表明聚合物改性水泥混凝土复合梁具有广泛的应用前景。
关键词：聚合物改性剂；水泥混凝土；复合梁；抗弯性能；抗剪性能
1.引言
水泥混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，其强度和耐久性是众所周知的重要问题。为了提高水泥混凝土的性能，研究人员一直在探索新的材料和技术。聚合物改性剂作为一种新型材料，引起了人们的广泛关注。经过实验研究证明，将聚合物改性剂添加到水泥混凝土中可以显著提高其性能。
同时，在水泥混凝土结构中引入复合材料技术也是一个研究热点。GFRP作为一种优秀的复合材料，以其高强度、轻质和耐腐蚀性能而备受瞩目。将GFRP添加到水泥混凝土中，可以减少结构的重量，提高其承载能力和耐久性。
基于此，本研究将聚合物改性剂引入水泥混凝土中，并探索聚合物改性水泥混凝土复合梁的力学性能。希望通过本研究为水泥混凝土结构的改进提供一些新的思路和方向。
2.材料与方法
2.1聚合物改性剂的制备
本研究采用乙烯丙烯酸酯(EMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原材料制备聚合物改性剂。具体制备过程如下：
取EMA和MMA的质量比为3:2，将其混合均匀，并加入0.5%的过氧化苯甲酰作为引发剂。在150℃下反应5小时，得到聚合物改性剂。
2.2水泥混凝土的制备
本研究选择普通Portland水泥(PC)作为基础材料，将聚合物改性剂作为掺合料添加到水泥混凝土中，并按照下列配比制备水泥混凝土。
PC:沙:石灰:水=1：2.5：2：0.45
聚合物改性剂掺量：0%、2%、4%、6%
2.3复合梁的制备
本研究采用手工制作的方法制备GFRP增强复合梁。具体制备过程如下：
(1)将玻璃纤维布铺放在平板上；
(2)用特殊的大型刮刀将环氧树脂涂敷在玻璃布上，使其渗透到布层中；
(3)清理多余的环氧树脂，使其形成光滑的表面；
(4)在玻璃布上重复以上步骤，直至复合梁达到需要的厚度；
(5)在环氧树脂还未完全固化时，将这些前面制作好的成品(layer)压成复合梁。
2.4实验设计
首先，制备出不同聚合物改性剂掺量的水泥混凝土试件，试件尺寸为100mm×100mm×400mm。同时，制备出相应的GFRP增强水泥混凝土复合梁，梁长为1m，梁高为150mm，梁宽为100mm。其次，采用压缩强度试验和三点弯曲试验研究聚合物改性水泥混凝土普通梁和复合梁的力学性能，并比较不同掺量聚合物改性剂下的试验结果。
3.结果与分析
3.1水泥混凝土的性能分析
采用压缩强度试验研究了聚合物改性剂掺量(0%、2%、4%、6%)对水泥混凝土的影响。试验结果如图1所示。
可以看出，随着聚合物改性剂的掺量增加，水泥混凝土的压缩强度不断提高。这表明，聚合物改性剂的引入可以有效提高水泥混凝土的强度。
3.2复合材料梁的性能分析
采用三点弯曲试验研究了聚合物改性水泥混凝土复合梁的弯曲性能。试验结果如图2所示。
可以看出，相同荷载下，聚合物改性水泥混凝土复合梁的中性轴位移小于普通水泥混凝土梁。这表明，复合梁具有更好的抗弯性能。
采用剪切试验研究了聚合物改性水泥混凝土复合梁的剪切性能。试验结果如图3所示。
可以看出，与普通水泥混凝土梁相比，聚合物改性水泥混凝土复合梁的剪切强度明显提高，这表明聚合物改性水泥混凝土复合梁具有更好的抗剪性能。
4.结论
本研究通过引入聚合物改性剂和GFRP复合材料技术，制备出一种新型水泥混凝土复合梁，并研究了其力学性能。试验结果表明，聚合物改性水泥混凝土复合梁具有更好的抗弯性能、抗剪性能和承载能力。这表明聚合物改性水泥混凝土复合梁在工程应用上具有广泛的应用前景。