高韧性纤维增强水泥基复合材料与老混凝土的界面直剪试验研究
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【摘要】选择具有代表性的聚乙烯醇(PVA)纤维、聚丙烯(PP)纤维、端钩型钢纤维(SF1)和高强微细钢纤维(SF2),系统研究纤维掺量和种类对高强混凝土(HSC)弯曲性能及韧性的影响.结果表明:SF1-HSC和SF2-HSC的弯曲韧性指数是PVA-HSC和PP-HSC弯曲韧性指数的2～3倍;相较基准高强混凝土,掺入SF1和SF2的高强混凝土极限弯曲荷载最高分别提高了72.2％和29.6％,而掺PVA和PP的高强混凝土极限弯曲荷载则分别降低了19.1％和11.5％;在工程应用中配制高强混凝土时,为了提高其弯曲性能及韧性,应选择极限抗拉强度高、掺量更大及与基体间锚固作用力强的端钩型钢纤维.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】5页(P1-4,15)【关键词】纤维;高强混凝土;弯曲性能;弯曲韧性【作者】李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【作者单位】江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;三江学院,江苏南京210012;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103【正文语种】中文【中图分类】TU528.572高强混凝土（HSC）具有强度高、脆性大、抗拉强度低等特点［1］，为了提高HSC的韧性，可借鉴吴中伟院士［2］提出的基于“复合化”的纤维增强技术，在高强混凝土中掺入适量且适当的纤维，如钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、玻璃纤维和纤维素纤维等，通常采用掺钢纤维或聚丙烯纤维的方式达到增韧的效果［3-4］。
聚乙烯醇纤维是一种具有抗拉强度和弹性模量高、与波特兰水泥具有良好的化学相容性、与水泥基材间具有良好的界面粘结力等优异性能的新型合成纤维［5］。
为了系统评价常见纤维种类和掺量对高强混凝土韧性的提升效果，本文选择具有代表性的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、端钩型钢纤维和高强微细钢纤维，以C80高强混凝土为研究主体，对比4种纤维种类和掺量对C80高强混凝土弯曲性能和弯曲韧性的影响，以期为纤维在高强混凝土中应用、提高高强混凝土韧性提供一定的数据支撑。
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用发布时间：2021-06-22T09:25:20.017Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：王燕[导读] 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
身份证号码：37250119750103XXXX 聊城市三优装饰工程有限公司山东聊城 252000 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
这种材料的特点不同于以前的纤维增强材料，依靠通过增加大体积含量的维来获得高性能，而是基于材料微观结构设计的一种具有超高韧性的新型复合料，这种材料在荷载作用下具有明显的应变硬化特征，在直接拉伸作用下可产生多条细微裂缝，稳定的拉应变能够达到左右。
鉴于此，本文主要分析探讨了超高韧性水泥基复合材料构件受剪性能试验方面的内容，以供参阅。
关键词：超高韧性水泥；基复合材料；构件；受剪性能 1 超高韧性水泥基复合材料配制及力学性能试验在混凝土中掺入纤维是提高材料钢性及耐久性等性能的有效途径，一般的纤维混凝土是通过添加长的连续纤维来提髙材料性能，形成高性能纤维混凝土，这种材料的缺陷在于虽然能够有效地提高靭性，但是当构件开裂后，添加的纤维材料一般会被拉断或失去粘结力从基体中脱落，承载能力随之下降，而且一般添加的纤维体积含量较大。
超高韧性水泥基复合材料是通过微观物理力学设计，使得基体朝度、界面粘结和纤维特性三者达到最优组合，当构件开裂后，纤维能够发挥桥联作用，继续承受荷载，并伴随裂缝开展逐渐从基体中拔出，在此过程中荷载反而有所提高，大量新的微裂缝不断产生，材料经历应变硬化阶段，通过自身的不断变形来实现延性破坏；产生的裂缝也没有太大的破坏性，而是没有危害的微裂缝，整个加载过程也是损伤累计的过程，最终使得材料具有较高的初性和断裂能。
新老混凝土界面直剪力学性能测试研究
200㊀㊀Industrial Construction Vol.52,No.1,2022工业建筑㊀2022年第52卷第1期新老混凝土界面直剪力学性能测试研究∗杨培仕(中铁十二局集团第二工程有限公司,太原㊀030032)㊀㊀摘㊀要:新老混凝土界面不同承载方式的抗剪性能是加固结构中的关键,因此,开展了新老混凝土界面倾角和法向应力对剪切性能影响的试验测试,分析了剪切破坏特征,研究结果表明:新老混凝土剪切过程中剪应力-剪切位移曲线大致经历线弹性变化阶段㊁破坏阶段和残余强度阶段;新老混凝土峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,随着法向应力增大呈线性增大;新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型;界面倾角和法向应力对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著㊂㊀㊀关键词:新老混凝土;界面;直剪;剪应力;剪切破坏㊀㊀DOI :10.13204/j.gyjzG21060913Experimental Research on Mechanical Properties of New-to-oldConcrete Interface Under Direct Shear ConditionYANG Peishi(The Second Engineering Co.,Ltd.of China Railway 12th Bureau Group,Taiyuan 030032,China)Abstract :The shear performance of new-to-old concrete interface with different loading modes is the key to thereinforcement structure.Therefore,the experimental tests of dip angle and normal stress of new-to-old concreteinterface on shear performance were carried out,and the shear failure characteristics were analyzed.The results showed that the curves of shear stress and shear displacement about new-to-old concrete were roughly divided into thelinear elastic change stage,the failure stage,and the residual strength stage.The peak shear stress of new-to-oldconcrete increased exponentially with the increase of interface dip angle and linearly with the increase of normal stress.During the shear process of the specimen,the shear failure of new-to-old concrete was generally characterizedby dilatancy and shrinkage.The dip angle and normal stress of interface had significant effects on the crackpropagation mode and the crack distribution.Keywords :new-to-old concrete;interface;direct shear;shear stress;shear failure∗国家自然科学基金项目(U1904188)㊂作㊀㊀者:杨培仕,男,1976年出生,高级工程师㊂电子信箱:1352537846@ 收稿日期:2021-06-090㊀引㊀言随着现有工程结构(拱坝㊁桥梁)中混凝土的老化与损害,在老混凝土结构上浇注新混凝土是混凝土结构补强加固中常用的方法,在新老混凝土共同承载情况下,不同承载方式时界面力学性能是影响混凝土结构补强加固的关键[1-4]㊂大量工程实际和试验研究表明:新老混凝土结合面是构件最薄弱环节㊂新老混凝土结构主要通过剪力的方式进行力的传递,其界面抗剪性能直接决定新老混凝土结构性能的优劣[5]㊂新老混凝土界面力学性主要受界面粗糙度㊁修补材料(新混凝土)㊁界面剂和界面植筋等4种因素影响[6]㊂1)粗糙度:新老混凝土界面的粗糙度有效提高了结构的抗剪性能,目前提高新老混凝土界面粗糙度的方法主要有切槽法和人工凿毛法[1,7]㊂2)修补材料:虽然目前修补材料一般都采用不同强度和不同类型的混凝土,但一般新混凝土对新老混凝土界面的抗剪性能的影响有限,因此,在新混凝土中掺杂一些特殊材料,可提高新老混凝土的抗剪性能[8-10]㊂3)界面剂:在混凝土结构修补或加固时,常用剂有膨胀剂㊁水泥净砂浆或粉煤灰等涂抹在修补面上,从而提高界面的黏结性能[11-12]㊂4)界面植筋:在老混凝土打入钢筋后浇注新混凝土,改善了新老混凝土界面抗剪性,极大提升新结构的承载力,是一种有效的加固处理方法[13-16]㊂尽管众多学者对提高新老混凝土的力学性能的研究取得了许多有益的成果,但在改善新老混凝土结构性能,改变承载方式等方面依然有待深入研究㊂新老混凝土界面直剪力学性能测试研究 杨培仕201㊀在直剪条件下对7种界面倾角(修补方位角)和5种法向应力情况下新老混凝土进行剪切破坏试验,并分析界面倾角及法向应力对新老混凝土剪切破坏的力学特性影响规律㊂1㊀试验方法试验试件为含不同倾角的新老混凝土块,因此,在含新老混凝土界面的混凝土块上切割不同倾角的混凝土试件(图1),将切割后的混凝土表面打磨,试件尺寸长宽高为100mm ˑ100mm ˑ80mm㊂新老混凝土切割试件设置7种界面倾角分别为0ʎ㊁15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ㊂图1㊀新老混凝土不同界面倾角试件Fig.1㊀Specimens with different interface dip angles ofnew-to-old concrete采用RMT -150B 型电液伺服岩石力学试验系统对试件进行直剪试验㊂该系统采用伺服控制,可实现载荷控制和位移控制㊂该系统的垂直最大压缩荷载为1ˑ103kN,水平轴最大荷载为50kN,载荷控制精度ɤ1%F S ㊂试验采用分步加载的方式,首先要达到法向荷载的预定值,所以以0.5kN /s 的加载速率进行法向荷载的施加,并保持预定值不变;再以0.01mm /s 的剪切变形速率进行水平剪切力的施加,加载示意如图2所示㊂2㊀试验测试及分析从新老混凝土界面倾角㊁法向应力大小等方面对新老混凝土界面剪切力学特性进行测试㊂2.1㊀界面倾角对剪切破坏力学性能影响在法向应力6MPa 下,分别测试了新老混凝土界面倾角α为0ʎ㊁15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ时的剪切性能㊂不同试件的剪应力-剪切变形曲线如图3所示,由图可知,剪应力-剪切变形曲线均为峰值型a 混凝土界面作用力;b 混凝土直剪试验系统㊂图2㊀加载装置及试件受力Fig.2㊀Loading device and force diagram曲线,且随着界面倾角变化,剪应力-剪切变形曲线的变化趋势基本一致㊂在剪切过程中,大致经历了线弹性变化阶段,破坏阶段与残余强度阶段㊂初始阶段随着加载力增大,剪应力呈近直线增长,即线弹性阶段;剪应力达到峰值后迅速减小,即破坏阶段;由于法向应力的作用,剪切破坏后的试件剪切面产生摩擦阻力,剪应力基本不变,即残余强度阶段㊂图3㊀不同界面倾角剪应力-剪切位移曲线Fig.3㊀Relations between shear stress and sheardisplacement at different interface dip angles在同一法向应力(6MPa)作用下,不同新老混凝土界面倾角试件的峰值剪应力如图4所示,峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,相关系数R 2在0.99以上㊂与界面倾角为0ʎ时的峰值剪切应力相比,界面倾角为15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ时的峰值剪应力分别增加了23.22%㊁30.57%㊁35.26%㊁38.47%㊁40.58%和44.25%㊂由于新老混凝土界面的存在,使得混凝土具有高度各向异性,在剪切破坏沿界面(α=0ʎ)发生破坏时,此时峰值剪应力最小;在横切界面(α=90ʎ)发生剪断破坏,峰值剪应力最大;因此界面倾角在0ʎ~90ʎ时,峰值剪应力介于两者之间㊂在法向应力(6MPa)及剪切作用下,不同界面倾角新老混凝土的剪切位移-法向位移曲线如图5202㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期图4㊀峰值剪应力随界面倾角变化规律Fig.4㊀Variations of peak shear stress with interface dip angles所示㊂剪切位移-法向位移曲线斜率为正时表示剪缩,而斜率为负时表示剪胀㊂由图可知:在剪切过程初始阶段,法向位移随剪切位移增大变化不大,此阶段剪胀剪缩现象均不明显;而后随着剪切位移增大法向位移迅速增大,曲线斜率为负,表现为剪胀现象;当达到峰值应力后,曲线斜率变为正,变现为剪缩现象;在残余强度阶段,不同界面倾角时法向位移-剪切位移曲线的斜率也不同,当界面倾角较小(0ʎ㊁15ʎ和30ʎ)时,曲线斜率为负但值较小,表现为轻微的剪缩现象,而当界面倾角较大(45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ和90ʎ)时,曲线斜率为正,表现为明显的剪胀现象㊂图5㊀不同界面倾角剪切位移-法向位移曲线Fig.5㊀Relations between Shear displacement and normaldisplacement at different interface dip angles不同界面倾角新老混凝土在压剪作用下的破坏形态如图6所示㊂由图可知:界面倾角为0ʎ时(图6a),试件的破坏为沿界面发生剪断效应,裂纹沿界面扩展贯通;界面倾角为15ʎ时(图6b),裂纹沿预定剪切面方向曲折扩展至贯通,并在主裂纹两侧出现不同程度的次生裂纹,主裂纹两侧的混凝土出现脱落现象,混凝土块脱落方向与结构面倾角方向一致;界面倾角为30ʎ时(图6c),主裂纹沿剪切面贯通,左端剪切接触位置向右上方萌生出两条与主裂纹近似平行的裂纹,混凝土表面出现剥落现象;界面倾角为45ʎ时(图6d),裂纹并未在剪切方向贯通,裂纹从剪切面左右两端开始扩展为上下两条贯通裂纹,其中上裂纹从剪切面左端起向右上方扩展至界面方向,最终沿右上方界面开裂至贯通,而下裂纹从剪切面右端起向左下方扩展至界面方向,最终沿左下方界面开裂至贯通,在这两条裂纹附近出现次生裂纹,并出现混凝土块剥落现象;界面倾角为60ʎ时(图6e),出现上下两条主裂纹,其中上裂纹从剪切面左端起扩展至右上方,下裂纹从剪切面右端起扩展至左下方,两条主裂纹并未贯通且附近出现少量次生裂纹,裂纹的起始端与最终扩展端附近都出现混凝土块剥落现象;界面倾角为75ʎ时(图6f),出现上下两条主裂纹,其中一条从左端剪切面起扩展至右上方,另一条从右端剪切面起扩展至左下方,主裂纹附近出现少量次生裂纹,并且上主裂纹附近出现一条与其平行的裂纹,界面附近出现混凝土块剥落现象,裂纹倾斜角度较界面倾角为60ʎ时主裂纹倾斜角度要大;界面倾角为90ʎ时(图6g),混凝土表面裂纹沿预定剪切面方向向前曲折扩展,扩展方向并不平整,在主裂纹两侧产生了不同程度的次生裂纹,并且在界面两端出现大面积的混凝土块剥落现象㊂综上所述,在同等条件下,界面倾角不同,裂纹扩展模式不同,新老混凝土表面的裂纹分布形态复杂程度不同㊂图6㊀不同界面倾角剪切破坏形态Fig.6㊀Shear failure modes at different interface dip angles2.2㊀法向应力对剪切破坏力学性能影响以界面倾角为0ʎ和30ʎ的新老混凝土为例,试验测试在5种法向应力(2,4,6,8,10MPa)下新老混凝土的剪切破坏力学特性㊂新老混凝土界面倾角为0ʎ和30ʎ时不同法向应力下的剪应力-剪切位移曲线如图7所示㊂由图可知,不同法向应力对新老混凝土剪切破坏的剪切应力-剪切位移形态基本一致,均表现为脆性破坏特征㊂新老混凝土界面倾角为0ʎ时(图7a),剪应力-剪切位移曲线为峰值型曲线,这是因为新老混凝土界面有一定咬合力,在剪切过程中初始阶段曲线成近直线,剪应力产生呈线性增长,此时试件的力学性质表现为线弹性,此阶段为线弹性阶段;剪应力达到峰值后迅速下降,试件从弹性变为塑性,此阶段的试件内部在压剪力作用下产生大量微裂纹并导致整个剪切面贯通,从而发生脆断,此阶段属于破坏阶段;新老混凝土界面直剪力学性能测试研究 杨培仕203㊀试件破坏后剪应力相对稳定,此阶段的强度由法向应力下的摩擦力产生,属于残余强度阶段㊂同时,从图7a 还可以看出,当法向应力较大时(6,8,10MPa),剪应力达到峰值后试件突然产生一个应力下降(剪应力几乎达到0),这是因为试件内部积蓄的能量得到突然的释放,破裂面贯通,并伴随着较大的断裂声[17]㊂随着能量的释放完全,在法向应力的作用下剪切面产生摩擦力,剪应力跌近0后又增大至某一数值㊂a α=0ʎ;b α=30ʎ㊂2MPa;4MPa;6MPa;8MPa;10MPa㊂图7㊀不同法向应力剪应力-剪切位移曲线Fig.7㊀Relations between shear stress-shear displacementunder different normal stresses新老混凝土界面倾角为30ʎ时(图7b ),剪应力-剪切位移曲线为典型的脆断复合型㊂当法向应力较小时(2,4MPa),在剪切过程中初始阶段的曲线成近直线,剪应力产生呈线性增长,此时试件的力学性质表现为线弹性,此阶段属于线弹性阶段;而后剪应力已经超过屈服强度,剪切位移变化较大,由弹性变形转变为塑性变形,由于界面的存在加大了试件的塑性特征,此阶段的混凝土内部开始出现裂纹并发育,产生局部裂隙带,但仍具有一定的承载力㊂当剪应力达到峰值后,随着裂纹不断发展,混凝土内部裂纹贯通造成彻底断裂,在很小的剪切变形下剪应力发生骤降,此时试件完全不具有承载力,发生失稳破坏;剪应力降至最小值后,在法向应力作用下剪应力主要是由破坏面摩擦力产生,该阶段属于残余强度阶段㊂当法向应力较大时(6,8,10MPa),剪应力-剪切位移曲线与界面倾角为0ʎ的混凝土在法向应力较小时的剪应力-剪切位移曲线相似(图7a)㊂峰值剪切应力与法向应力的关系如图8所示㊂由图可知,随着法向应力增大,剪切峰值剪应力呈线性增大,相关系数R 2均在0.98以上,这是因为随着法向应力增大,剪切面两侧的颗粒被压制得更为紧密,剪切面要克服颗粒之间的相关作用而发生相对滑移,所需的剪切力也随之增大㊂界面倾角为30ʎ时,剪切面在新老混凝土内部,而界面倾角为0ʎ时剪切面即为新老混凝土界面,相对而言,剪切面沿新老混凝土界面时更容易发生剪切破坏,因而,界面倾角越大,剪切破坏时的峰值剪切应力越大㊂图8㊀峰值剪应力与法向应力关系曲线Fig.8㊀Relations between peak shear stress and normal stress在不同法向应力作用下,试件剪切破坏过程中的法向位移随剪切位移的变化规律如图9所示㊂由图可知,在法向应力较小时(2,4MPa)法向位移-剪切位移曲线基本一致,而法向应力较大时(6,8,a α=0ʎ;b α=30ʎ㊂2MPa;4MPa;6MPa;8MPa;10MPa㊂图9㊀不同法向应力下剪切位移-法向位移曲线Fig.9㊀Relations between shear displacement and normaldisplacement under different normal stresses204㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期10MPa)法向位移-剪切位移曲线基本一致㊂即法向应力的大小对法向位移-剪切位移曲线影响明显㊂而且,界面倾角较大时,法向位移的变化量显著大于界面倾角较小时的法向位移㊂当界面倾角为0ʎ时(图9a),在法向应力较小条件下加载初始阶段的剪切位移-法向位移曲线斜率为正,表现为剪缩现象;而后剪切位移-法向位移曲线斜率为负,表现为剪胀现象㊂在法向应力较大的情况下,剪切应力达到峰值前法向位移随剪切位移增大,曲线斜率为负,表现为剪胀现象;达到峰值应力后,剪切位移-法向位移曲线斜率突然发生变化,变为正,即发生剧烈的剪缩现象,而后斜率虽为正但变小,剪缩现象不明显㊂当界面倾角为30ʎ时(图9b),不同法向应力做作用下剪切位移-法向位移曲线形态基本一致,均是在达到峰值剪应力之前曲线斜率为负,表现为剪胀现象;在达到峰值应力之后,曲线斜率突然为正,表现为剧烈的剪缩现象㊂不同法向应力作用下试件剪切破坏形态如图10所示㊂由图可知:当界面倾角0ʎ时,裂纹沿剪切面(界面)方向向前扩展形成主裂纹,并通过界面贯通,主裂纹两端有轻微的次生裂纹产生并发生混凝土块剥落现象,且随着法向应力的增大,表面混凝土块剥落的面积增大,表面破坏程度越高;当界面倾角为30ʎ时,剪切面与界面都有裂纹产生,混凝土表面有剥落现象;随着法向应力增大,主裂纹沿剪切面贯通,剪切接触位置萌生出近似平行于界面的裂纹,剪切面两端的混凝土表面剥落面增大㊂法向应力越大,裂纹越易沿预定剪切面方向扩展贯通,且主裂纹的宽度越大,混凝土表面剥落面积越大,剪切破坏程度越高㊂a α=0ʎ,σ=2MPa;b α=0ʎ,σ=4MPa;c α=0ʎ,σ=6MPa;d α=0ʎ,σ=8MPa;e α=0ʎ,σ=10MPa;f α=30ʎ,σ=2MPa;g α=30ʎ,σ=4MPa;h α=30ʎ,σ=6MPa;i α=30ʎ,σ=8MPa;j α=30ʎ,σ=10MPa㊂图10㊀不同法向应力下剪切破坏形态Fig.10㊀Shear failure modes under different normal stresses3㊀结㊀论1)新老混凝土不同界面倾角时剪切过程中剪应力-剪切位移曲线均为峰值型曲线,大致经历线弹性变化阶段㊁破坏阶段和残余强度阶段㊂2)在同一法向应力作用下,不同新老混凝土界面倾角试件的峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,相关系数R 2在0.99以上㊂3)在剪切过程中,新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型㊂界面倾角对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著㊂4)不同法向应力对新老混凝土剪切破坏的剪切应力-剪切位移形态基本一致,均表现为脆性破坏特征㊂且随着法向应力增大,剪切峰值剪应力呈线性增大,相关系数R 2均在0.98以上㊂5)法向应力的大小对法向位移-剪切位移曲线影响明显,界面倾角较大时,法向位移的变化量显著大于界面倾角较小时的法向位移㊂6)法向应力越大,裂纹越易沿预定剪切面方向扩展贯通,且主裂纹的宽度越大,混凝土表面剥落面积越大,剪切破坏程度越高㊂参考文献[1]㊀韩菊红,毕苏萍,张启明,等.粗糙度对新老混凝土粘结性能的影响[J].郑州工业大学学报,2001,22(3):22-24.[2]㊀李学军.混凝土新老结合面状态对大坝安全影响分析[J].水科学与工程技术,2013(3):45-48.[3]㊀陈芳芳,武永新.新老混凝土结合面断裂:接触耦合分析[J].低温建筑技术,2014(1):108-111.[4]㊀田稳苓,宋昭,肖成志,等.基于数字图像法的新老混凝土粘结面粗糙度研究[J].河北工业大学学报,2017,46(5):75-79.[5]㊀刘杰,陈娟娟.新老混凝土界面抗剪强度研究现状综述[J].混凝土,2015(1):62-67.[6]㊀张菊辉,李粤.新老混凝土结合面黏结强度影响因素研究综述[J].混凝土,2017(10):156-159,162.[7]㊀张雷顺,闫国新,张晓磊.新老混凝土切槽法结合面抗剪性能试验研究分析[J].工业建筑,2007,37(6):101-104.[8]㊀赵志方,赵国藩.新老混凝土黏结抗拉性能的试验研究[J].建筑结构学报,2001,22(2):51-56.(下转第121页)LNG 储罐多点整体提升过程的力学性能研究 杨㊀伟121㊀㊀㊀㊀㊀表3㊀不同阶段提升过程下结构的力学性能Table 3㊀Mechanical properties of structures at表4㊀数值模拟与理论计算值Table 4㊀Numerical simulation and monitoring resultskN 提升次序理论计算值提升点反力RP1RP2RP3RP4RP5148.245.547.546.345.647.6254.752.653.953.752.453.2361.358.660.959.358.960.1467.864.967.266.464.266.8574.471.474.372.271.873.8680.977.279.378.477.978.8787.484.986.985.784.386.5894.092.493.593.192.093.79100.597.998.998.397.198.910107.1104.9106.3105.8104.6106.111114.7112.1113.9113.3112.8113.812123.4120.0122.6122.2121.8122.913132.1130.0131.8131.1129.8131.414142.0140.4141.6140.9140.2141.3力数值较大㊂提升力的数值和理论计算值的误差较小,最大差值为3%,表明该提升方法可以很好地满足结构设计对变形以及提升力的要求㊂6㊀结束语1)通过施工全过程数值模拟分析,得到了LNG储罐多点直接提升法的应力分布,考虑提升点千斤顶误差引起的提升不同步问题,根据蒙特卡洛抽样方法确定了位移差的随机数值分布,并分别施加在提升点㊂通过上千次循环计算,得到了考虑随机位㊀㊀移差分布下的结构应力分布,发现直接多点提升法施工时,可能出现结构屈曲的安全问题㊂2)提出LNG 储罐胀圈法提升方法,并将其与无胀圈不同步提升进行对比,表明该提升方法可以有效减小提升应力集中,且模拟提升时提升点反力的均值和监测数据的差值较小㊂胀圈法施工时,结构不会发生屈服变形,可以用于同类工程施工中㊂3)采用ABAQUS 建立有限元模型模拟储罐在施工状态下的提升力学性能,可采用静力学方法进行模拟㊂不同步提升误差可采用施加位移差的方式进行模拟㊂通过将数值模拟结构同结构设计计算书中得到的理论计算值进行对比,可验证模型的合理性㊂参考文献[1]㊀黄帆.我国液化天然气现状及发展前景分析[J].天然气技术,2007(1):68-71.[2]㊀邢云,刘淼儿.中国液化天然气产业现状及前景分析[J].天然气工业,2009,29(1):120-123,147-148.[3]㊀熊光德,毛云龙.LNG 的储存和运输[J].天然气与石油,2005(2):17-20,63.[4]㊀谢剑,何飞.大型液化天然气储罐穹顶的优化设计[J].工业建筑,2012,42(4):78-81,98.[5]㊀曹志远.土木工程分析的施工力学与时变力学基础[J].土木工程学报,2001(3):41-46.[6]㊀郭彦林,刘学武.大型复杂钢结构施工力学问题及分析方法[J].工业建筑,2007,37(9):1-8.[7]㊀苏杭,王静风,丁仕洪,等.基于云监测的大跨度空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升技术研究[J].工业建筑,2020,50(8):105-115.[8]㊀郑江,郝际平,王宏,等.大跨屋盖多点整体提升过程的力学形体研究[J].建筑结构,2009,39(1):83-87.[9]㊀邹孔庆,刘果,吴义兵等.大跨度复杂组合钢屋盖整体提升施工全过程力学分析[J].工业建筑,2021,51(5):124-130,138.[10]鲍广鉴,王宏,孙大军,等.大面积钢屋盖多吊点非对称整体提升技术[J].施工技术,2004(5):10-12.[11]赵中伟.大跨度双螺旋单层网壳施工分析优化及温度效应研究[D].天津:天津大学,2016.[12]AUGENTI N,PARISI F.Buckling analysis of a long-span roofstructure collapsed during construction[J].Journal of Performanceof Constructed 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纤维增强复合材料
纤维增强复合材料在工程结构中的应用一、FRP材料简介：纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer／plastic，简称FRP) 是由纤维材料与基体材料按一定定工艺复合形成的高性能新型材。
初期主要应用于航空、航天、国防等高科技领域，广泛应用于航天飞机、军舰、潜艇等军事装备上。
20世纪下半叶，随着FRP材料制造成本的降低，又因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，成为土木工程的一种新型结构材料。
目前，在土木工程中应用的FRP材料主要有碳纤维增强复合材料(cFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRP)三种。
近年来，PBO纤维和玄武岩纤维也开始应用于土建工程中，并取得了良好的效果。
目前，FRP材料在我国土木工程中应用最多的是用于结构加固补强。
FRP加固修复技术的研究和应用已在我国逐渐展开，且正在以高速度发展。
在新建工程结构中，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
FRP材料在土木工程中的应用和研究已成为了一个新的热点。
二、FRP材料的优点：1、有很高的比强度，即通常所说的轻质高强，因此采用FRP材料可减轻结构自重。
在桥梁工程中，使用FRP结构或FRP组合结构作为上部结构可使桥梁的极限跨度大大增加。
理论上，用传统结构材料桥梁的极限跨度在5000 m以内，而上部结构使用FRP结构可达8000 m以上，有学者已经对主跨长达5000 m的FRP悬索桥进行了方案设计和结构分析E8]。
在建筑工程中，采用FRP材料的大跨空间结构体系的理论极限跨度要比传统材料结构大2～3倍，因此，FRP结构和FRP组合结构是获得超大跨度的重要途径。
在抗震结构中，FRP 材料的应用可以减轻结构自重，减小地震作用。
另外，FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳性能显著提高。
2、有良好耐腐蚀性，FRP可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，这是传统结构材料难以比拟的。
在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元，近1／6的桥梁因钢筋锈蚀而严重损坏；加拿大用于修复因老化损坏的工程结构的费用达490亿加元；我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加。
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用摘要：超高韧性水泥基复合材料因具有突出性能优势，在工程领域展现中良好应用前景，本文从材料基本性能、设计原理、组分构成三个方面分析已有研究进展，并探究材料在工程中的具体应用，以便确定材料的下一步研究方向。
关键词：超高韧性水泥基复合材料；研究进展；工程应用引言：超高韧性水泥基复合材料（ECC）基于细观力学理念、断裂力学原理进行设计，对材料纤维、基体、纤维基体界面均进行调整，复合材料硬化后将出现明显的准应变硬化特征，从而使拉应变能力超过普通混凝土的100~300倍。
近年来，随着研究的深入，从不同角度对材料性能进行了优化，使材料优势更为突出。
为不断提高材料性能，通过综合论述相关研究进展、工程应用现状，能够更全面了解材料性能以及应用上的不足，确定未来研究方向。
1 ECC材料的研究进展1.1.基本性能研究目前研究中发现ECC材料具有以下性能优势：（1）受压特性，由于材料中不含粗骨料，较之传统混凝土其弹性模量下降，水灰比有了明显优化，从而使应变能力超过传统混凝土的0.5%；（2）抗弯能力，随着弯曲荷载作用加大，ECC 材料展现出具有弯曲-硬化特性、微小多裂缝特性、超高弯曲韧性等性能，主要与材料中掺杂的碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等相关，且使用过程中，任何浇筑方式均对材料抗弯性能无影响；（3）抗剪性能，在相同条件下进行测试，采用ECC材料制作无配筋小梁与传统混凝土制作小梁并进行抗剪强度相比，差距为40%，而且梁的跨中极限挠度也超出传统混凝土梁的50%，由此可以看出，ECC材料在荷载作用下，可逐渐产生裂缝，但裂缝呈密集、微小状分布，从而不会导致刚度突然下降，与传统混凝土出现的典型性脆性破坏特征有着本质的区别，从而使材料具有更强大的剪切变形能力与抗剪承载能力；（4）抗疲劳性能，ECC材料的疲劳寿命超过200万次循环，且抗疲劳荷载也显著超出传统混凝土，从而决定疲劳荷载下也能够有效进行裂缝控制，有实验中使ECC板经过10万次循环，发现其裂缝宽度变化幅度仅在50μm内，而普通混凝土板经过10万次循环后，最大裂缝宽度超过600μm[1]。
211097289_纤维加筋水泥基材料研究进展
0 引言在工程中，水泥作为固化剂可以改善软土地基承载力不足变形较大等问题，但为得到最佳的固化效果往往加大水泥的用量，随之带来的是水泥基材料抗拉强度较差、开裂等问题。
水泥是稳定软土的常用粘合剂，然而水泥的工业化大规模生产释放了大量二氧化碳，对环境造成了不可逆转的严重破坏。
因此为了控制并减少水泥的用量，寻找一种能提高水泥基材料力学性能和耐久性能的外渗剂纤维来替代水泥是十分必要的，目前常用的加筋材料多为金属及人工合成纤维。
纤维加筋水泥基材料将作为新兴绿色建材广泛应用于基础建设中。
本文总结了不同种类纤维单掺及混掺水泥基材料的力学性能及耐久性等方面的研究现状及进展，并对改善人工合成纤维污染土体等问题及植物有机纤维加筋水泥基材料进行了展望。
1 纤维加筋水泥土研究现状水泥复合土简称为水泥土，将不同强度的硅酸盐水泥作为固化剂与各种外掺剂、水与土体进行充分的搅拌，在温水养护条件下制成，可以改善软土地基承载力不足变形较大等问题。
纤维水泥土是指在水泥土中掺入纤维材料以改善其物理力学性能得到的一种复合水泥加固土。
金属纤维（碳钢纤维、金属玻璃纤维）、化工合成无机纤维（聚丙烯、尼龙纤维等）、有机纤维（秸秆、麻、竹、毛发纤维等）作为加筋纤维种类的研究较多。
20世纪70年代聚丙烯纤维第一次作为外掺剂加入土木工程材料中[1]，现阶段的研究中多以金属纤维、无机纤维水泥土为主。
2006年殷勇[2]等人在水泥土（水泥掺量为12%、15%）中掺入1%、2%、3%的玻璃纤维进行的研究实验表明玻璃纤维对水泥土抗压强度的提高有较明显的作用，纤维掺量与抗压强度呈正相关。
建立了玻璃纤维水泥土抗压强度随养护时间变化的数学模型，并得到了不同配比情况下拉压强度的转换关系式。
2010年Consol [3]等人研究了不同影响因素对聚丙烯纤维水泥土抗压强度的影响，结果发现纤维的掺入、水泥掺量增加以及减小孔隙率都可以提高其抗压强度并认为孔隙率与水灰比的比值是评估纤维水泥土抗压强度最合适的参数。
纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究共3篇
纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究共3篇纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究1传统的混凝土结构在使用过程中会出现裂缝、变形等问题，降低了结构的承载能力和使用寿命。
为了加强和修复这些受损的混凝土结构，通常采用纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）加固技术。
纤维增强复合材料是一种由纤维与基体材料复合而成的材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点，在工程结构的加固中得到了广泛的应用。
FRP加固技术将FRP片、FRP筋等材料加在混凝土结构受力位置，使得受损的混凝土结构得到了加固和修复，提高了结构的抗震性能和使用寿命。
然而，在进行FRP加固时，需要考虑的问题很多，如FRP加固材料的选择、加固方式的选择、加固数量、加固长度、加固局部施加程度等问题。
因此，在进行FRP加固之前，需要进行充分的基础试验和计算分析，为实际施工提供科学依据。
FRP加固混凝土结构的基本力学性能可以通过多种试验进行研究，如拉伸试验、弯曲试验、剪切试验、压缩试验等。
拉伸试验是最基本的一种试验方法，能够测定FRP加固材料的抗拉强度、弹性模量、玻璃化温度、断裂伸长率等基本性能。
弯曲试验能够模拟混凝土结构在受外力作用下的变形情况，测定FRP加固后结构的抗弯承载力、变形性能等。
剪切试验主要用于测定FRP加固结构在受剪切作用下的抗剪强度、剪切模量等性能。
压缩试验用于研究FRP加固结构在受压作用下的抗压试验、变形性能等。
通过这些试验，可以评估FRP加固材料的力学性能，为混凝土结构的加固提供科学的依据。
FRP加固混凝土结构的长期受力性能也是需要研究的重要问题。
长期受力下，FRP加固结构的性能有可能发生变化，如水解、脱粘等问题，影响加固效果。
因此，在进行FRP加固混凝土结构时，需要进行长期的试验研究，以确定FRP加固的可靠性和耐久性。
长期受力下的FRP加固混凝土结构的性能研究可以采取多种试验方法。
高性能PVA纤维增强水泥基材料的制备与性能
第29卷 第9期2010年9月中国材料进展MATER I A LS CH I NAV ol 29 N o 9Sep2010收稿日期:2009-12-10基金项目:国家自然科学基金(50872127);教育部回国人员科研启动基金(2008)通信作者:杨英姿,女,1967年生,博士,教授高性能P VA 纤维增强水泥基材料的制备与性能杨英姿,姚 燕(中国建筑材料科学研究总院,北京100024)摘 要:为了获得高性能PVA 纤维增强水泥基复合材料的制备方法,研究了砂的颗粒级配、水胶比和粉煤灰掺量对高延性纤维增强水泥基复合材料(Eng i neered C e m en titi ou s C o m posites ,ECC )的弯曲性能、抗压、抗折强度及开裂模式的影响。
结果表明:随着砂的细度模数降低,ECC 的跨中挠度增大,早期强度提高,但后期强度变化不明显。
随着水胶比的增大,ECC 的初始开裂荷载降低,跨中挠度增大,平均裂缝宽度增加。
0 25水胶比的ECC 的抗压强度可以满足高强度等级的要求。
0 35水胶比的抗压强度可以满足对普通强度等级的要求。
随着粉煤灰掺量的增加,ECC 的初始开裂荷载降低、抗折和抗压强度逐渐降低,ECC 的跨中挠度提高,平均裂缝宽度变小。
在水胶比一定的条件下,采用细砂,适当增加粉煤灰掺量有助于提高ECC的韧性和延性。
关键词:高延性纤维增强水泥基复合材料;荷载-挠度曲线;多缝开裂中图分类号:TU 528 文献标识码:A 文章编号:1674-3962(2010)09-0019-06Preparation and Properties of H igh Perfor m ancePVA Fiber Reinforced Ce m entitiousM aterialsYANG Y ingz,i YAO Y an(Ch i na Bu il d i ng M a teria ls A cadem y ,B e ijing 100024,Ch i na)Abstrac:t In o rder to obta i n the preparation m ethod of high perfor m ance PVA fibe r re i nfo rced cem entiti ousm a teria l (a lso ca lled Eng i neered Cem entitious Compos ites ,ECC ),the effec ts o f g radati on o f sand ,w ater b i nde r rati o (W /B)andcontent o f fl y ash on the bend i ng prope rti es ,co m press i ve streng t h ,fl exural streng t h and crack i ng pa tte rn o f ECC w ere i n vesti g ated in t h is paper .T he resu lts show ed t ha tw it h t he fi neness m odu l us o f sand dec reased ,ECC sm id span de flection i nc reased ,t he ear l y streng th i ncreased bu t the strength i n the long ter m d i d not change s i gnifican tl y .A s the w a ter b i nder ra ti o o f ECC i nc reased ,t he i n itial cracking load o f ECC l ow ered ,deflecti on at m i d span and the av erage cra ck w idt h i n c reased .T he co m press i ve streng th of ECC w ith W /B of 0 25cou l d m eet t he require m ents o f h i gh streng t h concrete g rades .T he co m press i ve streng th of ECC w ith W /B of 0 35could m eet t he requ irem en ts o f o rd i nary strength concrete g rades .W ith the fly ash content o f ECC i ncreased ,t he initial crack i ng l oad o f ECC l ow ered ,t he fl exura l and co m pres s i ve streng th g radua ll y decreased ,the defl ec ti on of ECC enhanced ,as w ell as the ave rage crack w i dth beca m e s m a ller .A s the W /B o f ECC is fi xed ,usi ng fi ne r sand and i ncreasi ng fly ash con tent appropriate ly w ill he l p to further i m prov e the toughness and duc tility o f ECC .Key w ords :eng inee red ce m entiti ous com po sites;l oad de flection curve ;mu lti p l e crack i ng 混凝土是应用于土木工程领域最大宗的人造建筑材料,然而存在着脆性大、易开裂、抗拉强度低、极限延伸率小及抗冲击性能差等弊端,利用各种纤维改善上述弊端的纤维增强水泥基复合材料日益受到关注[1]。
水泥基功能复合材料研究进展及应用
水泥基功能复合材料研究进展及应用近年来，随着科技的发展和人们对建筑材料性能的不断追求，水泥基功能复合材料作为一种新型材料，受到了越来越多的关注和研究。
本文将从功能复合材料的概念入手，逐步深入探讨水泥基功能复合材料的研究进展及其在建筑领域的应用，希望能为读者带来全面、深入的理解。
1. 功能复合材料的概念功能复合材料，顾名思义，是指具有多种功能的复合材料。
它不仅具有传统材料的结构性能，还拥有其他特殊的功能，如导电、隔热、防护等。
水泥基功能复合材料即是将水泥作为基础材料，通过添加各种纤维、填料、外加剂等，赋予水泥材料更多的功能和性能。
2. 水泥基功能复合材料的研究进展随着人们对建筑材料性能要求的不断提高，水泥基功能复合材料的研究也日益深入。
目前，国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，涉及材料的种类、性能测试、生产工艺等方面。
有学者提出了以碳纳米管为填料的水泥基复合材料，具有良好的导电性能和增强效果；还有学者利用纳米材料改性水泥基材料，使其具有了自修复的功能；光伏材料、相变材料等也被引入水泥基材料中，使其具备了光伏发电、节能保温等功能。
3. 水泥基功能复合材料在建筑领域的应用水泥基功能复合材料以其独特的功能和性能，在建筑领域有着广泛的应用前景。
它可以用于加固和修复混凝土结构，提高建筑物的抗震性能和使用寿命；它还可以应用于新型建筑材料中，如绿色建筑、节能建筑等，满足人们对建筑材料多功能化的需求；在特殊环境下的建筑，如海洋工程、高温地区建筑等，水泥基功能复合材料也具有独特的应用优势。
4. 个人观点和理解在我看来，水泥基功能复合材料的研究和应用前景十分广阔。
通过不断改进材料的配方和生产工艺，我们可以为建筑行业带来更多创新的解决方案，如更安全、更耐用、更节能的建筑材料。
我也认为在推动研究的我们需要对水泥基功能复合材料的成本、环保等方面进行深入思考，努力实现材料的可持续发展。
总结回顾通过本文的介绍，我们对水泥基功能复合材料有了全面的了解。
ECC的研究进展
ECC的研究进展苏磊材料科学与工程学院，无机非金属材料专业，班级：12材4，学号：201214030406 [摘要]：综述纤维分类及对水泥基复合材料阻裂、增强、增韧等力学性能的增强效果；分析了纤维增强水泥基复合材料的增强机理及作用。
通过对ECC的研究，认为其前景广泛，意义重大。
[关键词]：水泥基复合材料；纤维；ECC；混凝土是目前世界上应用最广泛的建筑材料。
在实际工程应用中，混凝土主要存在以下不足: 一是极限受拉荷载下的脆性破坏。
混凝土的抗拉强度较低，当受到拉应力作用时极易发生脆性破坏，如剥落、破碎等。
二是混凝土的耐久性问题。
如混凝土收缩、化学侵蚀以及热效应等环境因素所引起的耐久性问题，同时混凝土表面不断扩展的裂缝也会极大地影响结构的耐久性，缩短结构的服役寿命。
近年来，以ECC ( Engineering CementitiousComposites) 为代表的纤维增强水泥基复合材料引起国内外广泛关注。
与普通混凝土、钢纤维混凝土以及高性能混凝土相比，其在韧性、耐久性和抗疲劳性能等方面都有大幅度的提高和改善。
在美国、日本和欧洲等国家及地区，ECC 已经开始大量应用于边坡加固、桥面修复、桥梁连接板及高层建筑连梁等领域。
在国内，ECC 的研究主要还集中在试验室条件下的材料性能研究，尚没有ECC的工程应用实例。
1、纤维的分类纤维混凝土中常见的纤维按其材料性质可分为：金属纤维（如钢纤维、不锈钢纤维），无机纤维（如石棉等天然矿物纤维、抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉、碳纤维等人造纤维），有机纤维（如聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳族聚酰亚胺等合成纤维和西沙尔麻等天然植物纤维）。
按其弹性模量可分为高弹模纤维（如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等）和低弹模纤维（如聚丙烯纤维、某些植物纤维等）。
按其长度可分为非连续的短纤维和连续的长纤维（如玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯纤化薄膜等）。
制造纤维混凝土主要使用短纤维，但有时也使用长纤维或纤维制品（如玻璃纤维网格布和玻璃纤维毡等）。
高性能纤维复合材料的研究及应用
高性能纤维复合材料的研究及应用严岩;朱福和;王伟【摘要】高性能纤维复合材料是以高性能纤维作为增强材料,树脂作为基体,通过加工成型得到的复合材料,具有质轻、高强高模、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等优异性能,得到广泛的应用.本文介绍了高性能纤维复合材料常用高性能纤维和常用树脂基体、复合材料界面和应用领域,并分析了国内高性能纤维复合材料发展存在的问题.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2015(030)004【总页数】5页(P44-48)【关键词】复合材料;高性能纤维;树脂基体【作者】严岩;朱福和;王伟【作者单位】中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900【正文语种】中文【中图分类】TQ342+.7复合材料是两种或两种以上不同材料通过复合工艺组合而成的新型固体材料，各组分材料之间有明显界面，能够保留各组分材料原有的特点，又通过材料设计使各组分材料的优势充分发挥，从而获得单种材料无法比拟的综合性能［1-2］。
高性能纤维复合材料一般是以高性能纤维为增强材料，以适合的聚合物（最常使用树脂）为基体的一种复合材料，具有高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等特点。
20世纪60年代左右，为了满足国防军工和航天技术的发展要求，美国等发达国家开发碳纤维等高性能纤维材料并实现产业化生产，碳纤维环氧树脂复合材料和硼纤维增强环氧树脂复合材料由于高强高模、质量轻等优异性能开始应用于生产战斗机等军工装备。
几十年来高性能纤维复合材料不断发展，已从航空航天领域向防护装备、体育器材、交通、建筑、工业设备等多领域迅速推广。
高延性纤维增强水泥基复合材料在建筑结构中的应用现状
高延性纤维增强水泥基复合材料在建筑结构中的应用现状陈杨;章红梅【摘要】高延性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)是一种使用微观力学、断裂力学对复合材料进行系统分析得到的具有超高韧性的纤维增强水泥基复合材料.ECC作为一种高性能新材料,能够显著改善结构构件的力学性能,将其合理的应用于结构构件中也是其重要的发展趋势.对ECC材料进行了介绍,综述了ECC材料性能、ECC在建筑结构中的研究应用现状,就现有的应用形式方面的不足进行了评述和展望.%Engineered Cementitious Composite (ECC) is a fiber reinforced cement based composite material systematically designed based on the micromechanics and fracture mechanics and engineered to achieve the ultrahigh toughness.As a kind of new material with high performance,ECC can significantly improve the mechanical properties of structural members and it is an important development trend of the ECC to be reasonably applied in the structural component.This paper introduces the performance and the state of the research and application in structure of ECC.Meanwhile,the existing problems in the form of application are reviewed and prospected.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】14页(P208-221)【关键词】水泥基复合材料;力学性能;应变硬化;多缝开裂;耐久性;应用现状【作者】陈杨;章红梅【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海20092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海20092【正文语种】中文混凝土作为我国建筑领域应用最广泛的建筑材料,以其取材便利,应用方便,抗压能力强被广泛应用于各类建筑结构中。
复合材料的界面问题研究
论文题目：复合材料的界面问题研究学院：材料科学与工程学院专业：材料学任课老师：霍冀川姓名：夏松钦学号：2011000148复合材料的界面问题研究摘要：界面问题，在复合材料制备中起很大的作用，界面结合的好坏，直接影响复合材料的整体性能，现针对国内外增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维的表面处理方法，强调界面问题的重要性关键词：界面问题；玻璃纤维；碳纤维；芳纶纤维1 前言界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有重要的影响。
随着对复合材料界面结构及优化设计研究的不断深入。
研究材料的界面力学行为与破坏机理是当代材料科学、力学、物理学的前沿课题之一。
复合材料一般是由增强相、基体相和它们的中间相(界面相)组成，各自都有其独特的结构、性能与作用，增强相主要起承载作用；基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时是应力的传递。
对增强相和基体相的研究已取得了许多成果，而对作为复合材料3大微观结构之一的界面问题的研究却不够深入，其原因是测试界面的精细方法运用起来较困难，其理论尚不完整，尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的影响和破坏机理等方面的工作正在开展。
界面的性质直接影响着复合材料的各项力学性能，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的发展，复合材料界面及其力学行为越来越受到重视。
热塑性复合材料不仅有优越的力学性能、耐腐蚀、无毒性和低价格指数，还由于具有热固性复合材料所不具备的可重复加工和使用的特点，避免产生三废，有利于环保，因而倍受人们的重视，发展很迅速。
对于增强热塑性复合材料来说，由于基体本身缺乏可反应的活性官能团，很难与纤维产生良好化学键结合，因而界面结合的问题就显得更为重要。
2玻璃纤维的表面处理方法玻璃纤维在复合材料中主要起承载作用。
为了充分发挥玻璃纤维的承载作用，减少玻璃纤维和树脂基体差异对复合材料界面的影响，提高与树脂基体的粘合能力，因此有必要对玻璃纤维的表面进行处理[1]，使之能够很好地与树脂粘合，形成性能优异的界面层，从而提高复合材料的综合性能。
PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料框架边节点抗震性能试验研究
PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料框架边节点抗震性能试验探究随着人们对建筑结构抗震性能要求的不息提高，传统的钢筋混凝土结构已经不能满足需求。
钢纤维加强水泥基复合材料作为一种新型的结构材料，以其卓越的抗震性能逐渐受到了广泛的关注。
本文旨在探究PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料在框架边节点的抗震性能，并通过试验方法进行验证。
起首，我们对PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料的成分进行了详尽的介绍。
PVA纤维能够增加水泥基材料的抗裂性能，而钢纤维则能够增加其抗拉强度和抗冲击性能。
两种纤维共同使用可以使材料的力学性能得到进一步的提升。
接下来，我们设计了一系列的试验方案。
起首，我们选取了不同比例的PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料，并按照一定的配比制备了试样。
然后，我们通过拉伸试验、冲击试验和压缩试验来探究材料的力学性能。
同时，我们还进行了动态荷载下的抗震性能试验，以验证材料在框架边节点的实际应用效果。
试验结果表明，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料具有良好的力学性能。
在拉伸试验中，材料表现出了较高的抗拉强度和良好的延性。
在冲击试验中，材料表现出了较好的抗冲击性能，能够有效吸纳能量。
在压缩试验中，材料表现出了较高的抗压强度和良好的抗压变形性能。
动态荷载下的抗震性能试验结果显示，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料边节点具有较好的抗震性能。
通过合理的节点设计，材料能够有效地承受地震荷载，并保证建筑结构的整体安全性。
综上所述，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料具有良好的力学性能和抗震性能，在框架边节点的应用中具有宽广的前景。
然而，本文只是从试验的角度对其进行了初步的探究，还有许多问题需要进一步探讨和改进。
期望本文的探究效果能够为相关领域的探究者提供参考，并为今后的工程实践提供有益的指导。
综合试验结果表明，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料在力学性能和抗震性能方面表现良好。
该材料在拉伸、冲击和压缩试验中均表现出较高的强度和良好的延性、抗冲击性能以及抗压变形性能。
建筑材料学报 总目次2011年第14卷1～6期
［ ］ （０ ） ４ ５ ２
［ ］ （０ ） ４ ５ ７ Ｅ ］ （８ ） ５ ５ １
［－ （８ ） － １ ５ ６ ｓ
碳 纤维 布 加 固混 凝 土框 架抗 震性 能试 验研 究 … …… … ……… … 郑 七振
双轴 压下 活性 粉末 混凝 土 的力 学性 能 …… … ……… …… …… … 余 自若 基于 细观 尺度 的 混凝 土热膨 胀性 能研 究 … …… …… …… …… … 张 研
钱春 香
安 明酷 陈海 燕 楠 玮
张子 明等 Ｅ ３ （ １ ） ３ ３ ０ 赵铁 军等 Ｅ ３ （ ２ ） ３ ３ ４ 鲁 晓珂等 Ｅ ３ （ ２ ） ３ ３ ９
［］ （０ ） ５ ６ ４
［ ］ （１ ） ５ ６ ０
修 饰碳 纳 米管 对 硼酚醛 树脂 基 复合 材料 力学 性 能的影 响 … …… 刘
琳
宋
朱
静 叶 紫 平
成 郑 柏存 凡 黄 晓明
基 于均 匀 设计 制 备发泡 聚丙 烯 … … …… …… …… …… …… …… 公 维光
鹏 种新 型加 气 混凝 土发 气材 料 …… … ……… … ……… …… …… 朱 洪波 自然扩 散法 预测 感 潮环境 下 混凝 土氯 离子侵 蚀 … …… …… …… 张俊芝
［ ］ （６ ） ２ １０
周建 民等 ［ ］ （ ６ ） ２ １ ４
水 泥一 煤灰 复合 浆体 中粉 煤灰 的火 山灰 反应 程度 …… …… …… 刘 志辉 粉 再 生塑 料改 性混 凝土 力学 性 能研究 及数 值模 拟 … …… …… …… 刘 锋
纤维增强复合材料的阻尼研究_图文(精)
2007.NO.6侯永振编译.纤维增强复合材料的阻尼研究 21纤维增强复合材料的阻尼研究侯永振编译(天津市橡胶工业研究所,天津300384摘要:本文评述了关于纤维增强复合材料和结构阻尼的研究现状,特别是聚合物基复合材料和结构阻尼的研究现状,首先叙述了复合材料的阻尼机理和适宜的阻尼分析方法学,而后提出了关于阻尼的研究包括宏观力学、微观力学、粘弹性研究方法、复合材料中的界面阻尼模型、阻尼与破坏模型,某些重要工作涉及到已经改进了的厚的层压制品结构阻尼模型,对层压制品阻尼的改进以及纤维增强复合材料/结构阻尼的优化进行了评价。
0导言纤维增强复合材料正被目益广泛地用来代替传统材料,主要是由于其高的比强度、比刚度以及方便制作的性能,再加上其粘弹特性,使其适用于高性能的结构用途如飞行器、船舶、汽车等方面。
可是,这些材料与金属材料有很大的区别, 在于前者呈现出几种特殊的材料失效方式(树脂基体破裂,脱层,纤维失效以及由于粘接破坏而造成的界面结合失效和微观机理方面的相互租用,即微观组成成分的不同。
一些应用于微观力学、宏观力学和建立结构模型/理论的分析方法也已应用于复合材料的静态和动态力学研究。
阻尼是与纤维增强复合材料结构的动态力学性能研究有关的一个重要参数,对于在规定的负荷方式和时问历程下的粘弹性阻尼复合材料的动态力学响应的成功表征,取决于描述复合材料性能所采用的适当的分析模型/分析方法,而这种描述复合材料性能的分析模型/分析方法是基于复合材料本身的组成成份和这些组成成份问的界面相互作用一界面的情况和存在的缺陷,以及计算技术的选择。
已有文献尝试对复合材料阻尼的某些不同方面,如阻尼机理、阻尼行为的预测方法、阻尼模型/理论等进行了评述。
1复合材料阻尼机理复合材料与传统的金属和合金材料阻尼机理完全不同,纤维增强复合材料中能量损耗的根源不同在于:(a树脂基体和/或纤维材料各自本身的粘弹性能不同。
复合材料的阻尼主要归因于树脂基体, 但是由于碳纤维和kevlar纤维与其他纤维相比有着更高的阻尼,所以这两种纤维的阻尼在进行阻尼分析时也必须包括进去。
纤维增强混凝土的拉拔性能试验研究
2018 年第 3 期
纤维增强混凝土的拉拔性能试验研究
刘媛媛 （西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西 西安 710054）
摘要：界面是复合材料重要的微观结构，而单纤维拔出试验常用来测定纤维复合材料的界面性能。通过对 钢纤维混凝土的单个纤维的拔出力和拔出位移的测定，得到了典型纤维拔出力和拔出位移之间的关系曲 线，分析了纤维拔出过程中的受力情况。 关键词：界面;纤维增强;拔出位移
中图分类号：TU528.01 文献标识码：A 文章编号：1001-6945（2018）03-0011-03
Experimental research on pulling performance of fiber reinforcement concrete
LIU Yuan-yuan
Abstract: Interface is an important microstructure of composite materials, and single fiber pull-out test commonly used to determine the interface properties of fiber composites. This paper obtains the relation curve between pullout force and pull-off displacement of typical fiber and analyzes the force condition during pull-out of the fiber through the determination of pull-out force and pull-out displacement of single fiber of steel fiber reinforcement concrete. Key Words: interface, fiber reinforcement, pull out displacement
纤维增强复合材料的层间剪切性能研究
纤维增强复合材料的层间剪切性能研究随着科学技术的不断进步，纤维增强复合材料作为一种重要的结构材料在各个领域得到了广泛应用。
这种材料具有轻质、高强度和优异的力学性能等优点，因此在航空航天、汽车工业、建筑工程等领域扮演着重要的角色。
然而，纤维增强复合材料在层间剪切性能方面存在一些问题，这直接影响着材料的整体性能和使用寿命。
因此，深入研究纤维增强复合材料的层间剪切性能，并通过改进和优化其结构，对于提高材料的性能具有重要意义。
一、纤维增强复合材料的层间剪切行为纤维增强复合材料的层间剪切性能是指在复合材料的纤维和基体之间形成层间剪切应力时，材料的抗剪切能力。
层间剪切行为属于材料的强度和刚度问题，其直接影响着材料在复杂工况下的力学性能。
研究表明，纤维增强复合材料的剪切行为主要受到纤维/基体界面的粘结强度和界面完整性的影响，同时也与纤维的分布和取向等因素密切相关。
二、层间剪切性能评价方法在研究纤维增强复合材料的层间剪切性能时，需要采用合适的评价方法来表征材料的剪切性能。
目前，常见的评价方法包括剪切试验、动态机械分析、X射线衍射和显微镜观察等。
其中，剪切试验是通过施加剪应力来测定材料的抗剪切能力，可以得到层间剪切强度、剪切模量等参数。
动态机械分析则可以通过测定材料的动态力学响应来评估其层间剪切行为。
X射线衍射和显微镜观察则可以提供材料的微观结构信息，帮助分析材料的剪切机制。
三、影响层间剪切性能的因素纤维增强复合材料的层间剪切性能受到多种因素的影响，其中最主要的因素包括纤维/基体界面粘结强度、纤维体积分数、纤维分布和取向以及加载速率等。
纤维/基体界面粘结强度是影响层间剪切性能的关键因素之一，优化界面粘结可以有效提高材料的层间剪切性能。
此外，纤维体积分数、纤维分布和取向也会对层间剪切性能产生显著影响，适当调控这些因素可以改善材料的力学性能和剪切性能。
四、改善纤维增强复合材料的层间剪切性能的方法为了改善纤维增强复合材料的层间剪切性能，可以采取一系列的方法。
超高韧性水泥基混凝土拉伸性能影响因素试验研究
超高韧性水泥基混凝土拉伸性能影响因素试验研究肖杰;叶明;李俊禧;姜海波【摘要】超高韧性水泥基混凝土(ECC)具有高韧性、高延展性和多缝开裂特性等优点,为了系统地研究影响ECC拉伸性能的因素,本文以PVA纤维掺量、水胶比、细骨料粒径、减水剂品牌、粉煤灰掺量等为试验参数,研究其对ECC拉伸性能的影响.试验结果显示,纤维掺量为2％时,其拉伸性能表现最为优越和稳定,表现出较高的拉伸应变;水胶比0.22及粉煤灰掺量为80％的PVA-ECC试件表现出高强度和高延性,且表现出多缝开裂特征,具有优异的裂缝控制能力;砂的粒径越大,可以提高初裂强度,但不利于多裂缝的出现,极限拉应变也大大降低;不同的减水剂品牌由于影响PVA-ECC的流动性,进而影响其纤维的分布均匀性,最终对单轴拉伸试验效果影响很大;由于粉煤灰掺量的增加,颗粒与颗粒之间的相对滑动增加,从而使混凝土的流动性增加,因此粉煤灰80％的掺量比70％的拉伸性能好.【期刊名称】《广东建材》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】5页(P3-7)【关键词】ECC;拉伸性能;纤维掺量;减水剂品牌;砂子粒径【作者】肖杰;叶明;李俊禧;姜海波【作者单位】广东工业大学土木与交通工程学院;广东工业大学土木与交通工程学院;广东工业大学土木与交通工程学院;广东工业大学土木与交通工程学院【正文语种】中文1 引言为了解决混凝土脆性这一个致命的缺陷，许多的专家与学者开始了增强混凝土韧性的实验研究。
经过大量研究，一种超高韧性水泥基混凝土（E ngineer ed C ement it ious C omposit e，简称ECC）得以发展与完善，这种混凝土有望有效解决了混凝土脆性破坏这一难题，因此该混凝土在工程中具有良好应用前景。
ECC 是由密歇根大学V ict or. C. Li 教授等人在1992 年发明的短纤维增强水泥基复合材料，通过细观力学和断裂力学原理，以体积不超过2%纤维制成薄板构件并做直接拉伸试验，通过试验获得的极限拉伸应变能够达到3%以上，并且在拉伸过程形成许多小于100μm 的细小裂纹[1]，是一种高韧性，高延展性和具有多缝开裂特性的纤维增强水泥基复合材料。
新型早强高延性水泥基复合材料的超短龄期力学性能研究
新型早强高延性水泥基复合材料的超短龄期力学性能研究陆宸宇;姚淇耀;彭林欣;罗月静;滕晓丹【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2022()10【摘要】基于高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)设计理论,以硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料,研制出早强且高延性的快速成型硫铝酸盐水泥基复合材料(RRSCC)。
对不同龄期的RRSCC进行了抗折、抗压、单轴拉伸、四点弯曲、XRD以及SEM试验,特别是对超短龄期(1 h)的试件进行了研究分析。
结果表明:RRSCC的早期强度发展迅速,1、7 h龄期的试件抗折强度分别达到6.51、9.81 MPa,抗压强度分别达到26.96、52.99 MPa,表现出RRSCC优秀的早强性能。
此外1 d龄期的RRSCC极限拉伸应变达到1.417%,表现出多裂缝开裂、应变硬化及高延性特征。
随着龄期增长,结构内部由于水泥水化作用产生膨胀而出现微裂缝,微裂缝在结构内部作为初始缺陷使得RRSCC的极限拉伸应变能稳定达到1%,但同时也造成了极限抗拉强度的降低。
通过对RRSCC弯曲韧性指标的计算可知,RRSCC满足韧性材料要求,且龄期越长,弯曲韧性增长越明显。
【总页数】7页(P95-100)【作者】陆宸宇;姚淇耀;彭林欣;罗月静;滕晓丹【作者单位】广西大学土木建筑工程学院;广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室;广西新发展交通集团有限公司;华蓝设计(集团)有限公司;广西交科集团有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU528.041【相关文献】1.石墨烯水泥基复合材料早龄期电学及力学性能的研究2.早强型高延性水泥基复合材料制备及其性能研究3.早强型高延性水泥基复合材料的性能研究4.养护龄期对生态高延性水泥基复合材料抗压和抗拉应力-应变关系的影响5.乌兰布和沙漠砂制备高延性水泥基复合材料的力学性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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公路2011年2月第2期H IGH WA Y Feb12011N o12文章编号:0451-0712(2011)02-0118-05中图分类号:U4141103文献标识码:A高韧性纤维增强水泥基复合材料与老混凝土的界面直剪试验研究邓宗才,薛会青(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京市100124)摘要:高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)具备很好的延展性和微裂缝宽度控制能力,通过ECC与老混凝土之间的界面直剪试验,研究高韧性复合材料与普通混凝土之间的界面黏结性能,为混凝土工程的维修或加固提供试验数据。
试验结果表明:随着龄期的增加,ECC抗压强度与抗折强度逐渐提高;随着砂灰比的增加,ECC黏结试件的界面抗剪强度逐渐提高,说明增加砂灰比可以提高ECC与老混凝土间的界面黏结性能;ECC与老混凝土间的界面黏结性能远优于自密实混凝土和普通混凝土,高韧性水泥基复合材料是修补桥面、路面和加固水库、大坝等混凝土工程的理想材料。
关键词:ECC;延展性;直剪试验;界面抗剪强度混凝土作为建筑材料,其性能已经有了一定程度上的改善,但混凝土的低拉伸应变能力使其易于开裂,氯化物或其他侵蚀性介质易于从面层渗透至钢筋表面,继而钢筋锈蚀产生膨胀应力,最终导致混凝土结构过早地劣化最终退出工作。
高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是借助细观力学和断裂力学基本原理设计而成的一种纤维增强水泥基复合材料,具有显著的应变硬化特征,极限拉应变可稳定地达到3%以上;并且与传统水泥基材料在抗拉荷载下单一裂纹的宏观开裂模式不同,ECC开裂为多条细密裂纹的微观开裂模式,具备很好的延展性和微裂缝宽度控制能力,抗冻融和抗渗能力优良[1]。
将ECC作为混凝土工程的加固、维修材料,可以有效阻止混凝土开裂,提高结构耐久性。
如用高抗裂、高耐久的ECC覆盖层加固维修大坝,可阻止大坝的开裂;作桥面铺装层,可以提高桥梁的抗腐蚀耐久性、抗疲劳和抗冲击性能等。
作为老混凝土的加固维护材料,除了自身具有高的耐久性以外,应该与老混凝土之间具有良好的黏结性能。
目前,国内外对新老混凝土的界面黏结性能、界面微观失效机理等进行了一些研究[2-4],研究中新混凝土以普通混凝土为主,纤维混凝土和自密实混凝土也有研究,但关于高韧性纤维水泥基复合材料与老混凝土之间黏结性能的研究鲜见报道[2]。
本文进行了ECC与老混凝土之间的界面黏结强度的直剪试验研究,试验结果表明,ECC与老混凝土间的界面黏结性能远优于自密实混凝土和普通混凝土,它是修补桥面、路面和加固水库、大坝等混凝土工程的理想材料。
1试验研究111试验材料与配合比老混凝土设计强度等级C30,实测标准立方体抗压强度为34194M Pa。
对老混凝土试块做标准劈拉试验可得到试验所需的老混凝土试块。
制作ECC试件的水泥采用普通P#O4215水泥,砂子采用石英砂,水取自实验室自来水,减水剂用聚羧酸减水剂,减水剂占胶凝材料的015%。
聚乙烯醇(PVA)纤维采用作者与上海罗洋新材料有限公司共同开发的UF600,纤维材性见表1,复合材料配合比见表2,其中NE和ZE分别代表ECC黏结试件和ECC整体浇筑试件,1、2和3代表砂灰比分别为015、016和018。
表1聚乙烯醇(PVA)纤维材性名称纤维种类长度m m直径L m弹性模量GPa断裂强度M Pa断裂伸长率%U F600PVA纤维1228>30\1400[715收稿日期:2010-06-22表2 复合材料配合比编号水泥kg/m 3石英砂kg/m 3水kg/m 3减水剂k g/m 3纤维来源纤维质量掺量kg/m 3水灰比砂灰比NE111245623375162ZE111245623375162NE210706423215135ZE210706423215135NE310178133055108ZE310178133055108U F6001915013015015016016018018112 试件的制作考虑减少施加剪力时带来的压应力集中和附加弯矩,并使黏结面应力均匀分布及加载对中良好等因素,选择Z 形试件作为直剪试验的试件形式[3-5],如图1所示,试件厚度为150mm 。
本试验采用锤凿对老混凝土的光滑表面进行人工凿毛处理,使其表面凹凸不平,并用灌砂法测粗糙度得到平均灌砂深度为115~210mm,以便于ECC 与老混凝土的黏结。
单位:m m图1 Z 形试件示意Z 形试件共做了6组:ECC 黏结试件3组,同时还制作了相同配比ECC 的整体浇筑试件3组。
每组3个,共18个试件。
抗折试验试件尺寸40mm @40m m @160mm,每组3个试件,共9组。
完成抗折试验后,直接进行抗压试验,试件尺寸40m m @40mm @40mm,每组6个试块。
113 试验过程直剪试验在2000kN 万能压力机上进行,如图2所示。
加载前调整好试块位置,使黏结面与加载中心线一致,并在上下压头中心线处各放一块长180cm 、宽2cm 、厚015cm 的钢板条,可近似认为其在试块中线处产生集中力。
图2 直剪试验加载示意2 试验结果与分析211 试验现象与破坏形态在剪切荷载作用下,ECC 黏结试件的裂缝均出现在黏结面的顶端,且破坏面较为平直,最终沿黏结面断裂,如图3所示。
对ECC 整浇试件而言,试件呈多缝开裂,且裂缝发展方向与试件中心线大致平行,初裂时,荷载主要由ECC 基体承担,随后纤维发挥作用,最终在试件中心线处断裂破坏,整浇试件断裂面上纤维被剪断和拔出的比例多于黏结试件,说明黏结面为薄弱环节,如图4所示。
212 试验结果与分析ECC 各龄期时的抗压强度和抗折强度见表3。
直剪破坏时,黏结试件的界面抗剪强度按下式进行计算:S =V A(1))119) 2011年 第2期 邓宗才 薛会青:高韧性纤维增强水泥基复合材料与老混凝土的界面直剪试验研究表3 ECC 抗压强度和抗折强度名称抗压强度f c /M Pa 抗折强度f d /M Pa 3d 7d 28d 3d 7d 28d ZE1631336715075194101581116211188ZE2631136911776198101921118012109ZE3641586717177166111651119012134式中:S 为界面抗剪强度,M Pa;V 为剪切破坏荷载,kN;A 为黏结面面积,mm 2。
直剪试验结果见表4,其中,NS 和ZS 分别代表C30自密实混凝土的黏结试件和整浇试件,NP 和ZP 分别代表C30普通混凝土的黏结试件和整浇试件。
表4 直剪试验结果编号试件种类混凝土品种剪切破坏荷载Vk N破坏荷载平均值VkN黏结面面积Am m 2界面抗剪强度SM PaNE1黏结试件ZE1整浇试件NE2黏结试件ZE2整浇试件NE3黏结试件ZE3整浇试件NS 黏结试件ZS 整浇试件NP 黏结试件ZP整浇试件ECC C30自密实混凝土C30普通混凝土55*42414115115@104217711711810911417115@10471654851*34*4810115@104312010910911711117115@10471454165110*5310115@1043153978410310010115@10461673133333213115@10421156066626217115@10441182834303017115@10421056568656610115@1044140注:表中注有*的数值忽略不计。
其中,C30自密实混凝土和C30普通混凝土的剪切破坏荷载是参考文献[5]中的剪切破坏荷载。
21211 ECC 抗压强度与抗折强度图5是ECC 抗压强度与龄期的柱状关系图。
由图5可见,随着龄期的增加,ECC 抗压强度逐渐提高。
3d 、7d 和28d 时,ECC 抗压强度平均值分别为63168M Pa 、68113M Pa 和76186MPa,28d 平均抗压强度分别比3d 提高21%,比7d 提高13%。
在整个测试时间,砂灰比为018试件的抗压强度最高。
表明随着砂灰比的增加,ECC 抗压强)120) 公 路 2011年 第2期图5 EC C 抗压强度与龄期关系度逐渐增加。
图6是ECC抗折强度与龄期柱状关系图。
图6 EC C 抗折强度与龄期关系由图6可见,随着龄期的增加,ECC 抗折强度逐渐提高。
3d 、7d 和28d 时,ECC 抗折强度平均值分别为11105M Pa 、11177MPa 和12110M Pa,28d 平均抗折强度分别比3d 提高10%,比7d 提高3%。
在整个测试时间,砂灰比为018试件的抗折强度最高。
表明随着砂灰比的增加,ECC 抗折强度逐渐增加。
21212 ECC 黏结试件与整浇试件抗剪强度图7是ECC 黏结试件与整浇试件的抗剪强度柱状关系图。
图7 ECC 黏结试件与整浇试件的抗剪强度由图7可见,ECC 黏结试件的界面抗剪强度为2177~3153M Pa,砂灰比增加,ECC 黏结试件的界面抗剪强度逐渐增加。
砂灰比为018黏结试件的界面抗剪强度比砂灰比为015和016时分别提高27%和10%,说明随着砂灰比的增加,ECC 与老混凝土间的界面黏结性能逐渐提高。
ECC 整浇试件的抗剪强度为6167~7165MPa,砂灰比增加,ECC 整浇试件的抗剪强度逐渐降低。
砂灰比为018整浇试件的抗剪强度比砂灰比为015和016时分别降低13%和11%,说明随着砂灰比的增加,ECC 整浇试件抗剪性能逐渐降低。
砂灰比为015、016和018时,ECC 黏结试件的界面抗剪强度分别为ECC 整浇试件的抗剪强度的36%、43%和53%。
由此可见,ECC 黏结试件的界面抗剪强度明显低于整浇试件的抗剪强度,增加砂灰比可以提高新老混凝土的界面黏结性能。
这是由于增加砂灰比,ECC 基体中砂所占比例增加,新老混凝土之间黏结面黏结得更为紧密,黏结性能随之提高,从而改善了界面抗剪性能。
21213 ECC 与其他混凝土试件对比图8是砂灰比为015、016和018时,ECC 与C30自密实混凝土(SCC)和C30普通混凝土(PC)的界面黏结试件与整浇试件的抗剪强度柱状关系图。
图8 不同材料种类抗剪强度由图8可见,砂灰比为018的ECC 黏结试件的界面抗剪强度比砂灰比为015和016时的ECC 分别提高27%和10%,比SCC 提高64%,比PC 提高72%;砂灰比为015的ECC 整浇试件的抗剪强度比砂灰比为016和018时的ECC 分别提高6%和15%,比SCC 提高83%,比PC 提高74%。
说明ECC 与老混凝土间具有良好的界面黏结性能,远优于自密实混凝土和普通混凝土,主要是由于ECC 基体中胶凝材料所占比例远多于自密实混凝土和普通混凝土,胶凝材料渗入老混凝土中,ECC 与老混凝土之间黏结得更为紧密,其黏结面处的界面黏结效果优于自密实混凝土和普通混凝土,可以充分利用ECC 材料良好的延展性和微裂缝宽度控制能力。