超高性能水泥基复合材料的静态力学性能及抗侵彻性能研究

作     者：徐升 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赖建中

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：超高性能水泥基复合材料 力学性能 微观结构 多次侵彻 侵彻公式 

摘      要：随着新式钻地武器的不断发展,对军事防护工程提出了更高的要求,如何提高未来军事指挥中心的生存率变成亟待解决的难题。本论文基于超高性能水泥基复合材料的制备原理,充分发挥活性矿物掺合料的物理和化学效应,采用高效减水剂、多尺度纤维和高强骨料复合,制备出具有最佳静态力学性能的超高性能水泥基复合材料。 采用普通混凝土成型工艺和多种养护制度,制备出抗压强度为150MPa-270MPa,抗折强度30MPa-55MPa的超高性能水泥基复合材料。研究了不同尺度和不同体积率纤维、骨料和不同养护制度等方面对超高性能水泥基复合材料的静态力学性能的影响规律。采用XRD、SEM等现代分析方法,分析了不同养护制度下超高性能水泥基复合材料的水化反应的进程,阐述了C-S-H凝胶的微观结构变化的规律。从微观角度分析了钢纤维与基体的结合状况及其对超高性能水泥基复合材料宏观力学性能的影响。 在获得优异静态力学性能的基础上,采用79式狙击步枪,进行了超高性能水泥基复合材料抗多次侵彻研究。从不同尺度和不同体积率纤维、高强骨料和不同养护制度等方面研究了超高性能水泥基复合材料的抗侵彻性能,分析了不同靶体的破坏形态和侵彻深度。在侵彻经验公式的基础上,根据第一次侵彻深度,提出与靶体抗压强度有关的侵彻深度Zm方程。 根据材料静态力学性能,提出超高性能水泥基复合材料的最优配合比为： (1)水泥：硅灰：矿渣：减水剂：钢纤维(13mm)：水：砂=1：0.4:0.6：0.04：0.45：0.38：2.4。 根据靶体侵彻深度,提出抵抗多次侵彻的超高性能水泥基复合材料配合比为： (2)水泥：硅灰：矿渣：减水剂：钢纤维(13mm)：玄武岩纤维：水：砂=1：0.4：0.6：0.04：0.45：0.05：0.38：2.4。 (3)水泥：硅灰：矿渣：减水剂：钢纤维(13mm)：玄武岩骨料：水：砂=1：0.4：0.6：0.04：0.45：1.2：0.38：1.2。