高温作用对应变硬化水泥基复合材料吸水性能及微结构演化特征的影响

作     者：高世壮 薛善彬 张鹏 李春云 王俊洁 GAO Shizhuang;XUE Shanbin;ZHANG Peng;LI Chunyun;WANG Junjie

作者机构：青岛理工大学土木工程学院青岛266033 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2022年第39卷第10期

页      面：4778-4787页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51922052) 国家自然科学基金青年科学基金项目(52008222) 国家自然科学基金NSFC-山东联合基金(U2106220) 山东省自然科学基金培养基金(ZR2019PEE001)。 

主　　题：应变硬化水泥基复合材料(SHCC) 高温 力学性能 吸水性能 微观结构 

摘      要：在高温环境下,应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,SHCC)微结构发生破坏,进而导致其力学与抗渗性能及微结构的劣化。对比研究20℃(常温)、105℃、200℃、400℃、600℃及800℃高温作用后,不同纤维掺量的SHCC试件力学与吸水性能的演化规律,并利用低场核磁共振等技术从微观角度分析了材料宏观性能劣化机制。结果表明:当受热温度由20℃升高至105℃时,试件的动弹性模量有所下降,但抗压强度及抗折强度有所提高。当受热温度升至200℃时,SHCC抗压强度和动弹性模量变化不大,但受热温度高于400℃后,二者均迅速下降;受热温度由105℃升至200℃时,SHCC试件抗折强度显著降低;高于400℃后,抗折强度进一步劣化。纤维掺量对高温作用后的SHCC试件残余力学性能没有明显规律性的影响。另外发现,当受热温度低于200℃时,SHCC毛细吸水性能较差,具有一定的抗毛细入渗性能;400℃以上时,高温损伤能够显著促进SHCC试件的毛细吸水速度和吸水量。低于200℃时,较高纤维掺量的SHCC试件初始毛细吸水系数增加更为迅速,毛细吸水能力更强。加热温度不高于200℃时,SHCC试件的微结构较为密实;超过400℃后,SHCC试件内部纤维熔化、裂纹生成与扩展导致其力学性能显著劣化,毛细吸水性能提高。同时,高温后SHCC试件内部裂纹体积分数随纤维掺量的增加而升高。