８６ 江苏建筑 ２０１４年第１期（总第１６０期） ＰＶＡ纤维增韧水泥基复合材料耐火性能研究现状 尹万云‘，余华春 ，杨大峰 ，徐明 （－－中国十七冶集团有限公司，安徽马鞍山２４３０００； ２－东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室。江苏南京２１００９６） 『摘 要１ 文章回顾了近年来国内外在ＰＶＡ纤维增韧水泥基复合材料（ＥＣＣ）耐火性能方面的研究现状，系统地介绍了 ＥＣＣ材料高温后的表观特征、孔隙率、质量损失率、抗压强度、弹性模量以及抗折强度等。根据微细现结构的演变探讨了其在 高温下的破坏机理．为深入研究ＥＣＣ材料的耐火性能及预测ＥＣＣ结构构件高温后的损伤提供参考依据，并结合国内外的研 究现状对其进一步的研宄提出了展望 ｆ关键词１ ＰｖＡ纤维；水泥基复合材料；耐火性能；研究现状 【中图分类号］ＴＵ５４１【文献标Ｌｑ￣ＩＡ【文章编号】１００５—６２７０（２０１４）０１一ｏｏ８６一ｏ４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｆｉｒｅ Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｗｉｔｈ ＰＶＡ ＹＩＮ Ｗａｎ—ｙｕｎ’ＹＵ Ｈｕａ－ｃｈｕｎ ＹＡＮＧ Ｄａ－ｆｅｎｇ２ ＸＵ Ｍｉｎｇ￣ （１．Ｃｈｉｎａ ＭＣＣ１７ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｍａａｎｓｈａｎ Ａｎｈｕｉ ２４３０００ Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ Ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ２１００９６ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｉｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｔｏｔａｌ ｉｎｔｒｕｄｅｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｍａｓｓ ｌｏｓｓ ｒａｔｉｏ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｉｎ－ｄｅｐｔｈ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｉｆｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ＥＣＣ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｆｔｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶＡ ｉｆｂｅｒｓ；ｃｅｍｅｎｔ ｍａｔｉｒｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｆｉｒｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ０引言 ＥＣＣ耐火性能的研究现状进行了回顾．并根据现有的研究 现状对ＥＣＣ的进一步研究提出了展望．为ＥＣＣ结构的抗 美国密西根大学Ｖｉｃｔｏｒ Ｌｉ和麻省理工学院的Ｃｈｒｉｓｔｏ． ｐｈｅｒ Ｋ Ｙ Ｌｅｕｎｇ以断裂力学和微观力学原理对材料微观结 构进行有意识的设计调整而率先研制了经过设计的水泥基 复合材料（ＥＣＣ），其在常温下具有优异的力学性能Ｉｌ－６１，如： 超高的韧性、优异的裂缝宽度控制能力、低渗透性和良好的 耐久性。鉴于ＥＣＣ材料优越的性能．该材料在美国、欧洲和 日本的工程应用方面进展很快．先后成功地应用到了许多 实际工程中。随着ＥＣＣ的日益广泛应用。由于ＥＣＣ中含有 ＰＶＡ纤维和比普通混凝土更多的粉煤灰．ＰＶＡ纤维在高温 下会熔融，因此，其在火灾下的耐火性能是亟需研究的课 火设计和进一步研究提供参考 １ ＰＶＡ纤维增韧水泥基复合材料高温后的物理性能和特点 １．１高温后ＥＣＣ的孔隙率 硬化后的水泥基复合材料是一种具有多相（气相、液相 和固相）和多尺度（微观、细观和宏观）的复杂结构体。材料 复杂的宏观行为反映了微观结构复杂性及相互作用．材料 宏观堆聚、微观多孔等结构特征与其宏观力学行为和耐久 性有着密切的关系，因此。微观尺度结构形貌、细观层次的 力学行为和宏观唯象对于研究水泥基复合材料的复杂行为 题 近几年来国内外的研究学者对其高温后的性能进行了 初步的研究．研究成果表明ＥＣＣ在高温后的性能有不同于 普通混凝土的特点．同时在如何提高ＥＣＣ的耐火性能方面 也进行了研究与探索。取得了一些成果。本文对国内外 直 曼ｉ壑 丝坌蟹塑自由水迁移，使得空隙粗 【收稿日￣１１２０１３．０８．２３ 【作者简介】尹万云，中国十七冶集团有限公司。 江苏建筑 ２０１４年第１期（总第１６０期） （３）：２９７－３０４． ８９ 【９】Ｋｏｓｔａｓｙ，Ｆ．Ｓ．，Ｗｅｉｓｓ，Ｒ．，Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ，Ｇ．Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｐｏｒｅ 义，但目前还没有学者提出ＥＣＣ高温下、高温后的损伤模 型。因此．如何得到一个工程可用的又具有一定精度的高温 损伤模型，发展简便有效的损伤力学数值计算方法，是该领 域的一个重要研究方向 ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｍｏｒｔａｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＩＪ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｋｅｓｅａｒｃｈ，１９８０，１０（２）：１５７－１６４． 参考文献 【１】李贺东．超高韧性水泥基复合材料试验研究【Ｄ］．大连： 大连理工大学．２００８． ｆ２１高淑玲．ＰＶＡ纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及 断裂特性研究【Ｄ】．大连：大连理工大学，２００６． 【１０】Ｍｕｓｔａｆａ Ｓａｈｍａｒａｎ，Ｅｒｄｏｇａｎ Ｏｚｂａｙ，Ｈａｓａｎ Ｅ．Ｙｕｃｅｌ，Ｍｏ— ｈａｍｅｄ Ｌａｃｈｅｒｎｉ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎｄ ＰＶＡ ｆｉｂｅｒ ｏｎ ｎ１ｉ— ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄａｍａｇｅ ａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｃｅ— ｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔＯ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ［Ｊ］Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ．２０１１，２３（１２）：１７３５—１７４５． ｆ１１】朋改非，郝挺宇，李保华，等．普通强度高性能混凝土的 高温性能试验研究Ⅱ】．工业建筑，２０１０（１１）：２７－３１． ［１２】田露丹，张径伟等．ＰｖＡ纤维增韧水泥基复合材料高 【３】Ｌｉ Ｖ Ｃ，ＷＡＮＧ Ｓ，ｗｕ Ｃ．Ｔｅｎｓｌｉｅ ｓｔｒａｉｎ—ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｂｅ－ ｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＰＶＡ—ＥＣＣⅡ】．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｍ￣，２００１，９８（６）： ４８３－４９２． 【４】Ｌｉ Ｖ Ｃ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｃｅｍｅｎｄｄｏｕｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｔａｉｌｏｒｅｄ ｃｏｍ－ ｐｏｓｉｔｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ 温后力学性能研究Ⅱ】．混凝土，２０１１（１２）：３１—４８． 【１３１ Ｘｕ Ｙ，Ｗｏｎｇ Ｙ．Ｌ，Ｐｏｏｎ Ｃ．Ｓ，Ａｎｓｏｎ Ｍ．Ｉｍｐａｃｔ ｏｆｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｕｒｔｅ ｏｎ ＰＦＡ ｃｏｎｃｒｅｔｅⅡ］．Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｋｅｓｅａｒｃｈ， ２００１，３１（７）：１０６５—１０７３． ｃｏｎｃｒｅｔｅ：ｐｒｅｓ—ｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ［Ｃ］．Ｍｏ—ｎｔｒｅ￣，１９９８：６４—９７． 【５５】 Ｍａ￣ｅｊ Ｍ，Ｌｉ Ｖ Ｃ．Ｆｌｅｘｕｒ￣ｓｒｔｅｎｇｔｈ ｏｆｆｉｂｅｒ ｃｅｍ—ｅｎｆｉｉｆｏｕｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ田．ＡＳＣＥ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉｌａ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ一 蜀１９９４，６（３）：３９０—４０６． 【１４】Ｘｕ Ｙ．，Ｗｏｎｇ Ｙ．Ｌ．，Ｐｏｏｎ Ｃ．Ｓ．，Ａｎｓｏｎ Ｍ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＰＦＡ ｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ａｆｔｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ 【６ Ｍａ６】ａｌｅｊ Ｍ，Ａｈｍｅｄ Ｓ Ｆ Ｕ，Ｐａｒａｍａｓｉｖａｎ Ｐ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｄｕｒａ－ ｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｆｕｎｃｄｏｎ——ａｌｌｙ——ｇｒａｄｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔＯ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ叨．Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００３，３３ （１２）：２００９—２０１６． 【１５】Ｄｉｓ，Ｗ．Ｐ．Ｓ．ａ，Ｋｈｏｕｒｙ，Ｇ．Ａ．，ａｎｄ Ｓｕｌｌｉｖａｎ，Ｐ．Ｊ．Ｅ．Ｍｅ— ｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈａｒｄｅｎｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｔｅｍ－ ｂｅａｍｓ ＩＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎ—ｃｒｅｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００２，１（３）：３０７—３１６． 【７】付宇方，唐春安．水泥基复合材料高温劣化与损伤【Ｍ】． 北京：科学出版社．２０１２． 【８ Ｍｕｓ８］ｔａｆａ Ｓａｈｍａｒａｈ，Ｍｏｈａｍｅｄ Ｌ，Ｌｉ Ｖ Ｃ．Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉ— ｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｉｒｅ ｄａｍａｇｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｐｅｒａｕｒｔｅｓ ｕｐ ｔＯ ７００。Ｃ（１２９２。Ｆ）Ⅱ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９０， ８７（２）：１６０—１６６． 【１６】Ｔａｙｌｏｒ，Ｈ．Ｆ．Ｗ．Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｓ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，１９６４，Ｌｏｎｄｏｎ． ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓⅡ】．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１０，１０７ ．－［１７】Ｐｅｔｚｏｌｄ Ａ．，Ｒｏｈｒ Ｍ．Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｏｒ ｈｉｈ ｔｇｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ， ＭｃＬ￣ｅｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，１９７０，Ｌｏｎｄｏｎ． ４－．‘ ｆ上接第７９页） 工快捷．施工２ ｈ一５ ｈ后便可开放交通．极大的减轻了因道 路铺装导致的交通压力 ３结论 聚氨酯丙烯酸酯树脂防水材料的顺利研发．解决了因 防水粘结层破坏导致水分渗入引起水损坏造成的道路病害 导致的道路使用寿命缩短的问题．在研究中以失效机理指 导宏观性能与微观结构之间的构建．对防水粘结层材料性 图３树脂防水材料应用于排水性铺装的施工工艺 层存在的防排水性能差的缺陷．增强了排水系统的持续性 能进行科学的评价与调控．解决其存在的性能缺陷与使用 耐久性问题；同时结合排水性沥青路面防水粘结层在性能、 施工及质量方面的特殊要求．以自由基聚合为基础．以丙烯 酸酯改性反应型聚氨酯形成交联网状结构．形成高强度、高 弹性、耐候性能优异的防水材料．极大地解决了工程应用中 难以攻克的技术难题 参考文献 及耐久性．其从根本上满足了沥青混凝土排水铺装中对柔 性防水层相容性好、强度高、耐高温性能优异、耐久性能好 的技术要求 同时．此树脂防水材料不存在挥发性的有害物 质．耐久性能好．是一种绿色环保型防水材料。以聚氨酯丙 烯酸酯树脂防水材料为沥青混凝土排水性铺装柔性防水 层．便利的施工方法以及良好的防水效果从根本上解决了 在沥青混凝土路面排水铺装设计、施工以及性能方面的问 题．是一种绿色环保性的高性能防水材料。同时通过对排水 ｎ１马翔，倪富键，沈恒．排水性沥青混合料强度影响因素分 析Ⅱ】．东南大学学报（自然科学版），２００７（６）：１０８７—１０９０． ｆ２１许道坤，吕伟娅。地冲击开发模式应用——透水路面发 性铺装防水层进行工艺设计发现．排水性铺装简单方便，施 展综述Ⅱ】．新型建筑材料，２０１２（３）：３１—３４．