《高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切合成纖維》編制說(shuō)明

1、高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切合成纖維協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）標(biāo)準(zhǔn)編制組2020年 5 月一、工作簡(jiǎn)況1. 標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)來(lái)源：根據(jù)中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì) 關(guān)于下達(dá) 2018 年第一批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的通知 （中建材 聯(lián)合201864 號(hào)）和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)關(guān)于下達(dá) 2018 年中國(guó)混凝土與水泥制品 協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃（第一批）的通知 （中制協(xié)字 2018 11 號(hào)），高延性水泥基復(fù)合材料 用高強(qiáng)高模短切合成纖維標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃編號(hào) 2018-10-xbjh 。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié) 會(huì)、中冶建筑研究總院有限公司、東南大學(xué)等共同負(fù)責(zé)起草。2. 標(biāo)準(zhǔn)制定意義及目的：過(guò)去二十年間，高延性水泥

2、基復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外已逐步被應(yīng)用于砌體加固、路面增韌、 橋面大變形區(qū)域的加固改造、 建筑抗震節(jié)點(diǎn)、 鋼橋面鋪裝、 橋面抗震阻尼器等多種承受拉應(yīng) 力的復(fù)雜受力結(jié)構(gòu)體系中， 所應(yīng)用的高延性水泥基復(fù)合材料以中等強(qiáng)度等級(jí)（C30-C50） 為主。近年來(lái)，依據(jù)“一帶一路 "國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，為了滿足南海島礁建設(shè)、核電工程、國(guó)防防 護(hù)工程等越來(lái)越多高抗震、 高耗能、 高耐久的新建結(jié)構(gòu)， 以及對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能提升或加 固修補(bǔ)， 都需要高強(qiáng)和超高強(qiáng)度等級(jí)的高延性水泥基復(fù)合材料。 但是， 當(dāng)前應(yīng)用的高延性水 泥基復(fù)合材料性能的穩(wěn)定性不佳， 影響最大的因素是短切合成纖維的物理， 力學(xué)及表面特性。 因?yàn)檫@

3、類用途的纖維性能比較特殊， 需要具有高彈模、 高抗拉強(qiáng)度、 低斷裂伸長(zhǎng)率和較高的 表面疏水性等特殊要求， 比水泥混凝土和砂漿抗裂用短切合成纖維以及紡織行業(yè)用合成纖維 性能之間都存在很大差異，技術(shù)要求更高、更精細(xì)。 而直至今日，國(guó)際范圍內(nèi)都沒(méi)有一部標(biāo) 準(zhǔn)對(duì)這類纖維的性能提出明確的技術(shù)要求， 導(dǎo)致了當(dāng)前合成纖維選用的盲目性， 以及一些不 適合該體系的合成纖維“魚(yú)目混珠” ，最終造成高延性混凝土性能波動(dòng)很大，甚至出現(xiàn)失敗 的工程應(yīng)用案例。因此， 為了解決當(dāng)前行業(yè)內(nèi)對(duì)高延性水泥基復(fù)合材料用合成纖維優(yōu)選時(shí)的盲目性， 防止 纖維企業(yè)送樣檢測(cè)的纖維性能與運(yùn)輸至下游用戶的纖維性能之間存在很大差異， 特制定本標(biāo)

4、 準(zhǔn)。對(duì)更好地指導(dǎo)合成纖維生產(chǎn)企業(yè)把握纖維關(guān)鍵性能、 保證纖維性能的穩(wěn)定性， 維護(hù)纖維 企業(yè)的有序競(jìng)爭(zhēng)， 保證高延性水泥基復(fù)合材料生成質(zhì)量的穩(wěn)定性， 以及確保業(yè)主和檢測(cè)單位 對(duì)關(guān)鍵原材料短切合成纖維的技術(shù)要求與性能評(píng)估有據(jù)可依， 具有重要意義和指導(dǎo)價(jià)值。3. 標(biāo)準(zhǔn)主要編制單位及工作分工：本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)、 中冶建筑研究總院有限公司、 東南大學(xué)等共同負(fù) 責(zé)起草編制， 中冶建筑研究總院有限公司負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的申報(bào)立項(xiàng)； 東南大學(xué)全面負(fù)責(zé)編制方案、 計(jì)劃的制訂和實(shí)施； 東南大學(xué)、 南京水利科學(xué)研究院共同負(fù)責(zé)解決主要技術(shù)難點(diǎn)以及開(kāi)展必 要測(cè)試驗(yàn)證項(xiàng)目的實(shí)施與評(píng)價(jià)； 永安市寶華林實(shí)業(yè)發(fā)展有限公

5、司、 南京駿益勝新材料科技有 限公司負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)中涉及的纖維樣品，并協(xié)助解決主要技術(shù)難點(diǎn)，便于試驗(yàn)驗(yàn)證。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人有：郭麗萍，曹擎宇，陳波，丁聰，鄧忠華，丁曉峰，孫楊。4. 標(biāo)準(zhǔn)編制工作過(guò)程：（1）成立標(biāo)準(zhǔn)編制組（ 2018年 5月）編制組在接到工作任務(wù)后， 在東南大學(xué)召開(kāi)了編制組成立暨第一次工作會(huì)議， 在會(huì)議上 成立了標(biāo)準(zhǔn)編制小組， 并根據(jù)相關(guān)文件要求， 明確了小組成員工作任務(wù)制定了詳細(xì)的工作計(jì) 劃。（ 2）資料收集（ 2018年6月至 2019年5月） 標(biāo)準(zhǔn)起草小組開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)資料的收集調(diào)研和試驗(yàn)測(cè)試工作， 查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技 術(shù)資料， 調(diào)研了國(guó)內(nèi)外關(guān)于高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)

6、高模短切合成纖維的力學(xué)性能， 耐 堿性及表面疏水特性等相關(guān)研究； 開(kāi)展了高強(qiáng)高模短切合成纖維的抗拉強(qiáng)度、 初始模量及斷 裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能測(cè)試， 耐堿性能測(cè)試以及表面疏水特性測(cè)試， 提出了硬化高延性水泥基 復(fù)合材料中纖維分散性的檢測(cè)方法。（ 3）編制標(biāo)準(zhǔn)初稿（ 2019年 6月至 2019 年8月） 標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)調(diào)研及測(cè)試的結(jié)果擬定了標(biāo)準(zhǔn)的大綱，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)討論初稿的編制。（4）提出征求意見(jiàn)稿（ 2019年9月至 2020年5月） 在前期技術(shù)資料收集、調(diào)研、測(cè)試試驗(yàn)基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)編制組按GB/T 1.1-2009標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第 1 部分 :標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫編寫要求，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了修改和完善，

7、于2020年 5 月完成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容與論據(jù)（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切合成纖維的技術(shù)指標(biāo)及其 與水泥基材料的適配性深入調(diào)研分析， 并結(jié)合現(xiàn)有國(guó)內(nèi)纖維量產(chǎn)化和性能穩(wěn)定性的現(xiàn)狀， 針 對(duì)性地提出適用于高延性水泥基復(fù)合材料體系的兩種高強(qiáng)高模短切合成纖維： 聚乙烯醇纖維（代號(hào)PVAF）和聚乙烯纖維（代號(hào) PEF）,以此引領(lǐng)特種纖維和水泥基復(fù)合材料的生產(chǎn)與 檢測(cè)行業(yè)的規(guī)范發(fā)展。 通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的制定， 一方面可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)高延性水泥基復(fù)合材料制備 質(zhì)量的大幅提升， 另一方面可以維護(hù)高強(qiáng)高模短切合成纖維行業(yè)和高延性水泥基復(fù)合材料

8、產(chǎn) 業(yè)的有序競(jìng)爭(zhēng)。為保證高延性水泥基復(fù)合材料的質(zhì)量及性能穩(wěn)定性， 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高延性水泥基復(fù)合材 料用高強(qiáng)高模短切合成纖維的術(shù)語(yǔ)和定義、標(biāo)記、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、出廠、包裝、運(yùn)輸與儲(chǔ)存。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)此類標(biāo)準(zhǔn)，因此本標(biāo)準(zhǔn)在編制中主要參考了GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維和 JC/T 2461高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo) 準(zhǔn)中有關(guān)內(nèi)容編制。此外，本標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切合成纖維的 技術(shù)指標(biāo)及檢測(cè)方法時(shí)還參考了如下標(biāo)準(zhǔn)：FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維GB/T 29554超高分子量聚乙烯纖維DB44/T1872紡織品

9、表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定接觸法QCR3高速鐵路隧道用纖維素纖維與合成纖維（二）標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容與論據(jù)3術(shù)語(yǔ)及定義3.1高延性水泥基復(fù)合材料：按照J(rèn)C/T 2461高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性 能試驗(yàn)方法中關(guān)于高延性水泥基復(fù)合材料的術(shù)語(yǔ)定義， 并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中高延 性水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出的應(yīng)變硬化和多縫開(kāi)裂行為特性，在高延性水泥基復(fù)合材料的術(shù)語(yǔ)定義中規(guī)定在軸心拉應(yīng)力作用下表現(xiàn)出應(yīng)變硬化和多縫開(kāi)裂行為。3.2短切合成纖維：按照FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維中關(guān)于超短纖維切 斷長(zhǎng)度小于20mm的規(guī)定，并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維常用的長(zhǎng) 度為8mm和12mm，高

10、強(qiáng)高模聚乙烯纖維常用的長(zhǎng)度為12mm和18mm進(jìn)行編制。3.3高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維：參照FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維中關(guān)于高強(qiáng)高模聚乙烯醇短纖維的抗拉強(qiáng)度不低于10 cN/dtex及初裂模量不低于 220 cN/dtex的規(guī)定,如表1所示，并基于高延性水泥基復(fù)合材料質(zhì)量及性能穩(wěn)定性要求，編制規(guī)定抗拉強(qiáng)度不低于1250 MPa，初始模量不低于 30 GPa。表1 FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維技術(shù)要求序號(hào)頊目HTM4HIM 3HI M IHIM 1±I5.C£)4.0IISIL；ma3KOEEQ24045”氛 051.SO2. 50(106. Q

11、98. D7a13.4高強(qiáng)高模聚乙烯纖維：參照GB/T 29554超高分子量聚乙烯纖維中關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維斷裂強(qiáng)度的規(guī)定，如表2所示，并基于國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中高強(qiáng)高模聚乙烯纖維常用于高強(qiáng)或超高強(qiáng)高延性水泥基復(fù)合材料，因此規(guī)定抗拉強(qiáng)度不低于2425 MPa，初始模量不低于63 GPa。表2 GB/T 29554超高分子量聚乙烯纖維技術(shù)要求序號(hào)4«BH5BTZ3fiTUbh*Ah I)>30 ：>Nt對(duì)芻SIC亠3卸cN/4tci>1CPjXI9131】工3L X<；±L04躺SK4«；o.<<2.03.5當(dāng)量直徑：按照GB/T

12、 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于當(dāng)量直徑的術(shù)語(yǔ)定義編制。3.6抗拉強(qiáng)度：的術(shù)語(yǔ)定義編制。按照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于抗拉強(qiáng)度3.7初始模量：的術(shù)語(yǔ)定義編制。按照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于初始模量3.8斷裂伸長(zhǎng)率：按照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于斷裂伸長(zhǎng)率的術(shù)語(yǔ)定義編制接觸法標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)QCR3高速鐵路QCR3高速鐵路3.9靜態(tài)接觸角：按照DB44/T1872紡織品 表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定于靜態(tài)接觸角的術(shù)語(yǔ)定義進(jìn)行編制3.10耐堿性：參照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維和隧道用纖維素纖

13、維與合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于纖維耐堿性的術(shù)語(yǔ)定義進(jìn)行編制3.11分散性：參照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維和隧道用纖維素纖維與合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于纖維分散性的術(shù)語(yǔ)定義進(jìn)行編制4產(chǎn)品標(biāo)記參考GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維中關(guān)于合成纖維的標(biāo)記方法，同時(shí)考慮了高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切合成纖維的關(guān)鍵性能指標(biāo)，規(guī)定產(chǎn)品的標(biāo)記須包含纖維類別、長(zhǎng)度、當(dāng)量直徑、抗拉強(qiáng)度、初始模量、斷裂伸長(zhǎng)率等關(guān)鍵參數(shù)。5技術(shù)要求5.1 一般要求：參考GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維和QCR34高速鐵路隧道用纖維素纖維與合成纖維編制。5.2尺寸要求：按照GB/T 21120水泥混

14、凝土和砂漿用合成纖維編制。5.3力學(xué)性能指標(biāo)：（a）抗拉強(qiáng)度、初始模量、斷裂伸長(zhǎng)率參照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維及 GB/T 29554超高分子量聚乙 烯纖維中關(guān)于聚乙烯醇纖維及聚乙烯纖維的抗拉強(qiáng)度、初裂模量及斷裂伸長(zhǎng)率的規(guī)定，并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外高延性水泥基復(fù)合材料制備所采用的聚乙烯醇纖維及聚乙烯纖維的技術(shù)指 標(biāo)編制。對(duì)于高強(qiáng)高模短切聚乙烯醇纖維（PVAF），目前相關(guān)研究文獻(xiàn)中常采用的尺寸及基本力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)如表 3所示。由表3可知，PVA-HDCC的抗壓強(qiáng)度通常為 10 MPa-80 MPa。綜 合考慮高延性水泥基復(fù)合材料的質(zhì)量及性能穩(wěn)定性，PVA纖維的長(zhǎng)度通常選擇 8 m

15、m或12mm，直徑范圍為30-40 帆抗拉強(qiáng)度不低于1250MPa，初始模量不低于 30GPa，斷裂伸長(zhǎng) 率不低于5%-8%。同時(shí)，參照FZ/T 52023高強(qiáng)高模聚乙烯醇超短纖維中關(guān)于高強(qiáng)高模 聚乙烯醇短切纖維的抗拉強(qiáng)度不低于10 cN/dtex及初裂模量不低于 220 cN/dtex的規(guī)定，本標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定高強(qiáng)高模短切聚乙烯醇纖維的抗拉強(qiáng)度不低于1250 MPa，初始模量不低于 30GPa,斷裂伸長(zhǎng)率不低于 5%。對(duì)于高強(qiáng)高模短切聚乙烯纖維（PEF）,目前相關(guān)研究文獻(xiàn)中常采用的尺寸及基本力學(xué) 性能統(tǒng)計(jì)如表4所示。由于PE纖維相對(duì)較高的價(jià)格及更高的力學(xué)性能，由表4可知PE-HDCC的抗壓強(qiáng)度通

16、常為 80 MPa-150 MPa。PE纖維的長(zhǎng)度通常選擇 12 mm或18 mm，直徑范圍 為24-38 小抗拉強(qiáng)度通常不低于 2400 MPa，初始模量不低于80 GPa,斷裂伸長(zhǎng)率為2%-3%。 同時(shí)，參照GB/T 29554超高分子量聚乙烯纖維中關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維斷裂強(qiáng)度 的規(guī)定，本標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定高強(qiáng)高模短切聚乙烯纖維的力學(xué)性能須達(dá)到GB/T 29554超高分子量聚乙烯纖維中BT25的性能要求，即抗拉強(qiáng)度不低于 2425 MPa,初始模量不低于63 GPa, 且斷裂伸長(zhǎng)率不低于 2%。表3文獻(xiàn)中高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維（PVAF ）的尺寸及力學(xué)性能文獻(xiàn)PVA-HD

17、CC 強(qiáng)度 等級(jí)/MPa長(zhǎng)度/mm直徑/ （im初始模量/GPa拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%152.4123942.816207230123531.312877.334583942.8160064651240411600/5608/1239401600/25123942.81600/756.712404016006840-50121529.51560/970840/1600/1025-5083942.816007文獻(xiàn)PVA-HDCC 強(qiáng)度 等級(jí)/MPa長(zhǎng)度/mm直徑/ (im初始模量/GPa拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%1125-45123942.8162061240-554441.1164

18、05.31335-65123842.8162061425-608404011001400/1565-801239/1600/1630-60123942.8162071710-30124042.816207.81845-6584042160021955-105123942.81620/2040-501240401600/2140-5012403513008102215-301239401600/23/615/27391600/24/1240421600725/1239421600726/839411600627/6/8/1240401600628/123916.91275/29/123942.8

19、1620/30/8404115606.53180-100838401100632/1239401600/33/104022/42.21060/1620/34/123942.81600635/40401600636/123842.81060/表4文獻(xiàn)中高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模聚乙烯纖維( PEF)的尺寸及力學(xué)性能文獻(xiàn)PE-HDCC強(qiáng)度等 級(jí)/MPa長(zhǎng)度/mm直徑/ (im初始模量/GPa拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%3746-56122411630002.53840-651238/2439/821950/2700583943-11512/1824/20100/1202400/280023文

20、獻(xiàn)PE-HDCC強(qiáng)度等 級(jí)/MPa長(zhǎng)度/mm直徑/ (im初始模量/GPa拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%4045-10018251162900/41/1212882600/42/12.7/1920/381202700/43/12/1820/241202800234435-551812882700/4540-50121882600/46/12241203000/4740-16012241162900/4860122411030002.4249115122510030002.25013712241203000/51/122511629002353901824

21、10024002-354/1212882580/55121182010030002-35680-100182410024002-357150192311332502.358/12241203000/59/12.7381172400/60/12.7281003000/61/19.0538117/(b )耐堿性能按照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于合成纖維耐堿性能不低于95%的要求編制。(c)靜態(tài)接觸角高延性水泥基復(fù)合材料以纖維橋聯(lián)模型為理論基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)纖維、基體及纖維/基體界面三者的合理調(diào)控，使具有應(yīng)變硬化特性的高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，纖維/基體的界面調(diào)控對(duì)高延性水

22、泥基復(fù)合材料性能優(yōu)化至關(guān)重要。聚乙烯醇纖維由于其表面含有大量的羥基 而表現(xiàn)出親水特性，羥基與高延性水泥基復(fù)合材料水化產(chǎn)物形成鍵合產(chǎn)生化學(xué)粘結(jié)力，導(dǎo)致纖維與基體間的界面粘結(jié)力過(guò)強(qiáng)，纖維在從基體拔出的過(guò)程中易被拔斷，限制纖維橋聯(lián)作用的發(fā)揮。因此，高延性水泥基復(fù)合材料用高強(qiáng)高模短切聚乙烯醇纖維表面需要疏水處理。目前，PVA纖維的表面常采用油劑處理， 纖維表面經(jīng)1.2%的油劑處理后表面接觸角達(dá)到了130°而未經(jīng)表面處理的 PVA纖維表面接觸角僅為 5°其靜態(tài)接觸角如圖1和圖2所示。此外， 文獻(xiàn)63研究了 PVA纖維表面經(jīng)不同油劑含量處理時(shí)HDCC的拉伸延性，如圖 3所示。PVA纖維

23、的表面親/疏水特性對(duì)拉伸延性產(chǎn)生顯著影響?？紤]到不同抗壓強(qiáng)度等級(jí)的高延性水泥 基復(fù)合材料對(duì)纖維/基體界面調(diào)控的要求，以及經(jīng)不同油劑含量處理的PVA纖維，其表面接觸角不同，因此本標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定高彈高模短切聚乙烯醇纖維靜態(tài)接觸角不低于60°。圖1寶華林生產(chǎn)的經(jīng)油處理的 PVA纖維靜態(tài)接觸角圖2未經(jīng)表面處理的PVA纖維靜態(tài)接觸角62Oiling Agent Content (%)圖3 PVA纖維表面經(jīng)不同油劑含量處理時(shí)HDCC的拉伸延性63。聚乙烯纖維表面具有天然憎水特性，憎水性的PE纖維的橋接耗能功效能夠更多的發(fā)揮在拔出過(guò)程中，有利于高延性水泥基復(fù)合材料延性的提高。PE纖維表面靜態(tài)水滴接觸

24、角如圖4所示64?？紤]到不同抗壓強(qiáng)度等級(jí)的高延性水泥基復(fù)合材料對(duì)纖維/基體界面調(diào)控的要求，因此本標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定高彈高模短切聚乙烯纖維靜態(tài)接觸角不低于90°。Contact angk K )137 4圖4 PE纖維表面的靜態(tài)接觸角64（d）高延性水泥基復(fù)合材料性能指標(biāo)高延性水泥基復(fù)合材料的極限延伸率和平均裂縫寬度性能指標(biāo)按照J(rèn)C/T 2461高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)方法的規(guī)定編制，極限延伸率不低于0.5%,平均裂縫寬度不大于 200 ym高強(qiáng)高模短切合成纖維在硬化高延性水泥基復(fù)合材料基體中的纖維分散度是保證高延性水泥基復(fù)合材料的質(zhì)量及性能穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。文獻(xiàn)65-66研

25、究了 PVA纖維分散度對(duì)高延性水泥基復(fù)合材料拉伸延性的影響，如圖5和圖6所示。短切合成纖維的分散度取決于纖維尺寸及表面狀態(tài)，高延性水泥基復(fù)合材料的配合比及攪拌工藝。因此，綜合考慮高延性水泥基復(fù)合材料施工因素及纖維尺寸和表面特性，本標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定高彈高模短切合成纖維在硬化高延性水泥基復(fù)合材料基體中的纖維分散度不低于75%以保證高延性水泥基復(fù)合材料質(zhì)量及性能穩(wěn)定性。0055Q4rO,«5<XT0,73胭Fihrr dKtrihiuOijft aMiTkknf3 2- I胡二£'生*“ G-ah-w -0 600246810Ukimatfl tensile strai

26、n(驚】圖5文獻(xiàn)中纖維分散系數(shù)對(duì)拉伸延性的影響65圖6文獻(xiàn)中纖維分散系數(shù)對(duì)拉伸延性的影響666檢驗(yàn)方法6.1尺寸檢驗(yàn)：按照GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維規(guī)定的方法進(jìn)行纖維長(zhǎng)度及當(dāng)量直徑的測(cè)定。6.2抗拉強(qiáng)度、初始模量及斷裂伸長(zhǎng)率：高強(qiáng)高模短切合成纖維的抗拉強(qiáng)度、初始模量及斷裂伸長(zhǎng)率按 GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。6.3耐堿性：高強(qiáng)高模短切合成纖維的耐堿性按GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。6.4靜態(tài)接觸角：參考標(biāo)準(zhǔn)DB44/T1872紡織品表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定接觸法中關(guān) 于表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定技術(shù)?？紤]到單根纖維

27、放置于樣品臺(tái)時(shí)，表面不易于樣品臺(tái)平行和固定，同時(shí)液滴在滴到單根纖維上時(shí)容易滑落，單根纖維表面疏水度存在差異并對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。因此本標(biāo)準(zhǔn)采用多根短切纖維機(jī)械壓密的方式制成表面平整的餅狀樣品進(jìn)行靜 態(tài)接觸角的測(cè)試。6.5高延性水泥基復(fù)合材料性能檢測(cè)極限延伸率與平均裂縫寬度：高延性水泥基復(fù)合材料的極限延伸率與平均裂縫寬度按JC/T 24618高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)方法規(guī)定方法進(jìn)行測(cè)定。纖維分散度：高強(qiáng)高模短切合成纖維在硬化高延性水泥基復(fù)合材料中分散度的檢 測(cè)方法為推薦性方法， 該方法依據(jù)掃面電鏡背散射技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)技術(shù)已被試驗(yàn)驗(yàn)證是有效且準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)。7檢驗(yàn)規(guī)則參考

28、GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維中關(guān)于合成纖維出廠檢驗(yàn)和型式檢 驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定編制。8標(biāo)志、出廠、包裝、運(yùn)輸與儲(chǔ)存參考GB/T 21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維中關(guān)于纖維標(biāo)志、出廠、包裝、運(yùn) 輸與儲(chǔ)存的相關(guān)規(guī)定編制。三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況3.1抗拉強(qiáng)度、初始模量、斷裂伸長(zhǎng)率力學(xué)性能驗(yàn)證表5給出了一組高強(qiáng)高模短切 PVA纖維和PE纖維的物理力學(xué)性能，其性能滿足編制標(biāo) 準(zhǔn)中關(guān)于纖維力學(xué)性能的要求。采用高強(qiáng)高模短切PVA纖維制備了抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C35的PVA-HDCC ；采用高強(qiáng)高模短切 PE纖維制備了抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C100的PE-HDCC ,圖8展示了 PVA纖維和PE纖維增強(qiáng)

29、的HDCC拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。由圖 8可知，兩種 HDCC均可 實(shí)現(xiàn)較高的延性，PVA-HDCC的拉伸延性達(dá)到 2.7%，PE-HDCC的拉伸延性達(dá)到4.8%。表5 PVA纖維和PE纖維物理力學(xué)性能纖維種類抗拉強(qiáng)度MPa初始模量GPa斷裂伸長(zhǎng)率%直徑mm長(zhǎng)度mmPVAF126030583912PEF3000100232812Sppcnricn *' spft imvn 爭(zhēng) Spetrnfien 開(kāi)5 4 J 2 亠Jf-H -節(jié)芒弓豆了氐一Spirmtn- 2'ioFE-LQX L (JII- 抵.劃''pn.ijiwn jwtiirh'n %pc<

30、 inxrn 聲 %KLIir>i：0 201245679TenaiJc min(H>2百2!(a) PVA-HDCC(b) PE-HDCC圖8 PVA-HDCC和PE-HDCC 拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線3.2纖維長(zhǎng)度及分散度對(duì) HDCC拉伸延性的影響采用不同PVA纖維長(zhǎng)度的HDCC拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 9所示。由圖9可知，當(dāng)PVA 纖維長(zhǎng)度為9mm和12mm時(shí)，HDCC的拉伸延性達(dá)到 2.5%;而當(dāng)PVA纖維長(zhǎng)度為24mm 時(shí)，HDCC的拉伸延性僅為 0.5%。此外，PVA纖維在硬化水泥基體中的分散度也隨著纖維 長(zhǎng)度的增加而降低， 如圖10所示。當(dāng)PVA纖維長(zhǎng)度為24mm時(shí)，其分散度約為

31、75%。過(guò)長(zhǎng) 的纖維使得其在硬化水泥基體中分散性較差，拉伸延性降低?？紤]到HDCC性能穩(wěn)定性要求及原材料和配合比引起的HDCC性能差異，因此限定短切纖維長(zhǎng)度不超過(guò)20mm，纖維在硬化HDCC中的分散性大于75%。0'Eukz ulrfaw I * i*Jh財(cái)U(kuò)li OJ l.U IJ主1ZJ J.U J；5圖9不同長(zhǎng)度PVA纖維的HDCC拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線0 vh 0 .5 0 5- o 5 o -nJ.二 口vgTjf吆 ±f .13-3眾 q-zkfiuh tm91圖10不同長(zhǎng)度PVA纖維在硬化高延性水泥基復(fù)合材料中的分散度3.3纖維表面不同接觸角對(duì) HDCC拉伸延性的影響

32、圖11展示了表面未經(jīng)處理的親水性PVA纖維（N-PVAF）接觸角，圖12展示了表面經(jīng)疏水處理后PVA纖維（S-PVAF）接觸角。圖13給出了采用這兩種 PVA纖維制備的HDCC 拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。PVA纖維表面處理后，PVA-HDCC的拉伸延性顯著提高，其延性是 N-PVA-HDCC 的 2 倍。采用靜態(tài)接觸角為137.9 ° （如圖4）的PE纖維制備HDCC，由不同硅灰摻量（圖 14） 及不同水膠比（圖 15）的PE-HDCC拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線可知，PE-HDCC的拉伸延性可穩(wěn)定大于3.0%。圖11表面未處理的親水性圖12表面經(jīng)處理的疏水性圖13 PVA-HDCC 拉伸應(yīng)PVA纖維（N-PVAF ）接觸角66PVA纖維（S-PVAF）接觸角oisro.ijw. peIjl II【IIIIII0 I 33457S10lilimik aiidLiL ' H|u導(dǎo)=上-蛙u?衛(wèi)拆岳力應(yīng)變曲線心7-MP 5 斗尸二k總土苓圖14水膠比為0.23時(shí)PE-HDCC 拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線0.JSFO.21W- FF