仿生高韧水泥基复合材料制备技术及增韧机理

吴彰钰1佘伟1缪昌文1,2 （1 东南大学材料科学与工程学院;2 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室）

摘要: 为了提升混凝土基体的韧性，基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构，采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料．通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理．结果表明，相较于传统水泥的脆性断裂模式，仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征，包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等．基于有机聚合物的多尺度桥接－伸展效应，仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象，体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制．仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上，将水泥基体的韧性提高179.45%，可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径．

关键词: 水泥基复合材料; 聚合物; 仿生增韧; “砖-泥”结构; 数值模