纳米SiO2和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能

张 鹏，亢洛宜，郭进军，王 娟

（郑州大学水利科学与工程学院，河南 郑州 450001）

水泥基复合材料存在抗拉强度低、脆性大、韧性差等缺点，在各种荷载和变形作用下易产生裂缝.为改善这些缺点，国内外诸多研究者对改性水泥基复合材料进行了大量研究.结果表明，以聚乙烯醇（PVA）纤维作为增强体制备的水泥基复合材料具有优异的力学性能和较好的变形能力，有十分广阔的工程应用前景［1］.同时，许多水工建筑物在服役期间处于荷载与多种劣化因素的耦合作用下，因而，用于水利工程结构的水泥基复合材料不仅要具有优异的力学性能，同时还要有较高的耐久性.已有研究表明［2‑3］，适量纳米SiO2的掺入可显著改善水泥浆体的微观结构，从而显著提高水泥基复合材料的耐久性.基于此，可通过在水泥基复合材料中混掺PVA纤维和纳米SiO2，以提高其力学性能和耐久性，延长结构的使用寿命，减少结构正常使用年限中的维修费用.

断裂性能对评价混凝土结构的安全性和耐久性具有重要意义［4］.然 而，目前关于复掺纳米SiO2和PVA纤维水泥基复合材料断裂性能的相关研究成果较少，因此，本文通过三点弯曲切口梁断裂试验，得到纳米SiO2和PVA纤维增强水泥基复合材料（以下简称水泥基复合材料）的起裂断裂韧度和断裂能，研究了纳米SiO2掺量、PVA纤维体积分数及石英砂粒径对水泥基复合材料断裂性能的影响规律，以期为水泥基复合材料的实际工程应用提供理论依据.