水泥基復合材料界面區(qū)的力學性能試驗研究.pdf

1、水泥基材料作為典型的多相非均質材料，其微觀各組成相的結構特征對宏觀性能起到決定性作用，界面過渡區(qū)（Interface Transition Zone-ITZ）的厚度僅為數(shù)十微米左右，其性能比基體弱，是復合材料中的薄弱區(qū)域。本文在不同的水膠比下研究硅灰替代不同水泥摻量對水泥基復合材料抗壓強度的影響，并利用納米壓痕技術，測試骨料和纖維及其鄰近區(qū)域的硬度值和彈性模量，研究骨料、纖維界面過渡區(qū)的結構及微力學性質。同時采用環(huán)境掃描電子顯微鏡（En

2、vironmental scanning electron microscopy–ESEM）微觀測試技術及背散射圖像灰度統(tǒng)計分析，觀測硅灰替代水泥摻量和水膠比變化對界面區(qū)的微觀結構、內部產物、界面層的特征以及界面層強化的影響規(guī)律。
　　本研究主要內容包括：⑴隨著硅灰摻量的增加，試件抗壓強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；隨著水膠比的增長，抗壓強度逐漸降低；硅灰摻量較高時，養(yǎng)護時間的延長有助于后期強度的提高。本試驗條件下，硅灰替代量為10％

3、、水膠比為0.18時，試件的抗壓強度最高。⑵納米壓痕試驗觀測到在本試驗配比下，界面過渡區(qū)厚度約在20um-60um范圍內變化。水膠比一定時，隨著硅灰替代量的增加，界面區(qū)的的彈性模量值和壓痕硬度值逐漸升高后下降，與基體界面過渡區(qū)的差值越來越小，當硅灰摻量達到30%時，界面過渡區(qū)不明顯；硅灰摻量一定時，水膠比增大，界面區(qū)的彈模值及硬度值逐漸降低,界面區(qū)厚度增加。⑶掃描電鏡試驗形貌圖(SEM)及背散射（Back scattering-BSE）

4、圖像灰度分析發(fā)現(xiàn)：水膠比一定時，隨著硅灰摻量的提高，界面區(qū)的大孔及連通孔減少，細小孔洞增多，孔隙率上升，氫氧化鈣（簡稱 CH）晶體體積下降且數(shù)量遞減，未水化水泥顆粒數(shù)量及平均灰度值下降，水化硅酸鈣（簡稱 C-S-H）凝膠體增多，裂紋的數(shù)量及擴展范圍下降，界面區(qū)結構變得相對致密；硅灰摻量一定時，水膠比的增長導致界面及水泥漿體部分的孔洞逐漸增多增大，孔隙率上升，未水化水泥顆粒減少，平均灰度值下降， CH晶體數(shù)量增多，界面結構相對疏松；背散射