PVA 增强水泥基复合材料在盐冻环境下的微观性能分析

张磊

内蒙古新维路桥工程有限责任公司 内蒙古 鄂尔多斯 017010

引言

一般认为，混凝土耐久性的内部研究主要是针对其内部的孔隙进行分析，界面过渡区作为混凝土内部的薄弱环节，与基体相比孔隙率高、强度较低。在氯盐环境中，氯盐更容易影响到混凝土的宏观性能和耐久性能，而将PVA纤维增强水泥基复合材料冻融前后的结构特征拿到扫描电镜上放大不同的倍数，从微观的角度则会较好的解释PVA纤维增强水泥基复合材料的抗盐冻性能[1-3]。

1 试验设计

1.1 试验内容

本试验研究内容为通过试验分析、对比，探求聚乙烯醇纤维水泥基复合材料在盐侵蚀和冻融循环双重作用下的破坏特征及其破坏后的力学性能性，本试验主要分为两部分即抗盐冻试验和力学性能试验。其他配合比不变的情况下，纤维掺量分别定为0%、0.5%、1%、1.5%、2%及在纤维掺量为1.5%的基础上，分别掺入粉煤灰和硅粉，是试件制作的主要思路。试验步骤基本分为四步，第一步为试件的制作，试件的制作前期，参考了大量的论文，并亲自配比以求试件的最佳结果。第二步按《普通混凝土力学性能试验方法》（GBJ 81-85）进行标准养护。第三步进行28d抗压强度的测试，在养护28d后进行盐循环试验。第四步测定冻融后的抗折强度及结果分析并进行微观分析。

1.2 试件设计与制作

本试验考虑试验内容、试验设备及试验规范等条件，试验试件共分四类，前两类每类为8组试件（每组3个），试件尺寸都为100×100×400mm，第一类试件为冻融循环试验及冻融后的抗折强度试验；第二类为对比试件既作为相应配合比的冻融后的抗折强度试验在正常环境下的抗折强度的对比试件；第三类为冻融过程中的相应试件的SEM观测，每组试件分别对应一个试件，尺寸为100×100×100mm；第四类为对应每组试件28d抗压强度检测试件，共8组（每组3个），试件尺寸为150×150×150mm。PVA纤维增强水泥基复合材料在一定盐冻循环次数后，从100×100×100mm试件上取样后用日本紫台Hitachi S-3400NⅡ型扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,简称SEM ）扫描电镜做观察分析。分别对本研究中八组试件试样进行冻融前、冻融循环100次、冻融循环200次、冻融循环300次后取样，进行纤维—浆体界面过渡区的界面形貌及微观结构特征进行观察。

2 试验结果及分析

图1为F-1.5组冻融150次放大40倍的SEM照片，根据图1所示，PVA纤维在试件中乱向分布，且纤维的分散状况良好；通过F-1.5组冻融150次放大200倍的SEM照片，掺纤维的基材，由于纤维存在阻裂作用，可显著减少初始裂缝的数量，有效地抑制裂缝的宽度和长度，大大降低生成通缝的可能性。

通过SEM观察，可得纤维摩擦受力由表至内分层次破坏。冻融前试件原有微裂缝，在冻融初期阶段混凝土相对动弹模量的下降主要由这些初始微孔、微裂缝等缺陷决定。

F-1组、F-1.5组冻融200次放大2000倍的后SEM照片显示，纤维掺量适量的试件裂纹数量较少，宽度较窄，PVA纤维的掺入对抗冻性的提高非常有利。

图1 SEM照片（×40）

3 结束语

针对在氯盐侵蚀及冻融循环耦合作用下的PVA增强水泥基复合材料，通过试验观测其微观性能，得到的结论如下：

（1）掺纤维的基材，由于纤维存在阻裂作用，可显著减少初始裂缝的数量，有效地抑制裂缝的宽度和长度，大大降低生成通缝的可能性。

（2）在冻融初期阶段混凝土相对动弹模量的下降主要由这些初始微孔、微裂缝等缺陷决定。

（3）纤维掺量适量的试件裂纹数量较少，宽度较窄，PVA纤维的掺入对抗冻性的提高非常有利。