准静态和冲击荷载下应变硬化水泥基复合材料剪切性能研究

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作者 刘成 刘一鸣 +1 位作者 叶群水 胡涛 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期821-833,共13页

为探究应变硬化水泥基复合材料(SHCC)的复杂动态响应,采用特制的机械剪切测试装置与液压测试机,以及新设计的分离式霍普金森拉杆(SHTB)进行测试,以剪切跨度和切口深度为主要剪切参数。通过对两组剪切跨度(2、5 mm)、三组切口深度(3、5、... 为探究应变硬化水泥基复合材料(SHCC)的复杂动态响应,采用特制的机械剪切测试装置与液压测试机,以及新设计的分离式霍普金森拉杆(SHTB)进行测试,以剪切跨度和切口深度为主要剪切参数。通过对两组剪切跨度(2、5 mm)、三组切口深度(3、5、7 mm)的试件进行剪切试验,研究了SHCC的准静态和冲击剪切行为,采用数字图像相关技术(DIC)监测试验过程中的变形和裂纹演化。研究结果表明,剪切跨度影响了SHCC的剪切行为。剪切跨度和切口深度可以控制剪切和拉伸破裂的传播,通过选择适当的剪切形状,可以实现主导试件的剪切破裂。较小的剪切跨度导致剪切力更高和主要剪切裂纹传播区域更窄,减弱了材料的性能。在准静态加载和冲击加载条件下,3 mm切口深度试件表现出较高的自我约束和更高的断裂力,试件为混合破坏模式(压缩-剪切)。而7 mm切口深度试件均表现出最有利的剪切破裂模式,具有垂直剪切裂缝,试件的剪切断裂以裂纹滑移为主。因此,7 mm切口深度试件在重力加载的SHTB测试可用于准确评估复杂矿物基材料的剪切特性。本研究可为水泥基复合材料性能优化的研究提供理论基础。 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 胶结复合材料 数字图像相关技术 准静态剪切 冲击剪切 材料性能

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高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料抗弯加固损伤钢筋混凝土梁试验

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作者 李可 葛辉 +1 位作者 徐朝阳 朱俊涛 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1388-1397,共10页

为进一步将高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料推广应用于既有工程结构加固,本文进行了该复合材料加固损伤梁抗弯性能试验研究。考虑原梁损伤程度、高强钢绞线直径、高强钢绞线配筋率的影响,对1个对比梁和7个卸载加固损伤梁进行抗弯性... 为进一步将高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料推广应用于既有工程结构加固,本文进行了该复合材料加固损伤梁抗弯性能试验研究。考虑原梁损伤程度、高强钢绞线直径、高强钢绞线配筋率的影响,对1个对比梁和7个卸载加固损伤梁进行抗弯性能试验。结果表明:采用该加固方法,可使加固层与原梁较好地协同工作,充分发挥高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料的优越力学性能,从而可显著提升卸载加固损伤梁的承载力、刚度、延性、韧性以及抗裂性,明显减小裂缝宽度;相比于加固无损梁,随着损伤程度的增加,卸载加固损伤梁的受弯承载力、截面刚度、延性以及韧性均呈降低趋势,且加固层对混凝土裂缝的控制能力亦降低;适当增加纵向钢绞线配筋率,可提高加固损伤梁受弯承载力、截面刚度、延性、韧性及加固层对裂缝的约束能力;纵向钢绞线配筋率相近时,钢绞线直径越小,加固层的控裂能力越强,能更好地减小裂缝宽度。 展开更多

关键词 高强钢绞线网 工程水泥基复合材料 结构加固 四点弯曲加载试验 损伤程度影响 受弯性能 钢筋混凝土梁 试验研究

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无表面修饰PVA纤维增强高韧应变硬化水泥基复合材料的性能研究 被引量：9

3

作者 张亚男 臧栋 +3 位作者 林常 潘莉莎 徐树英 张玉苍 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2020年第9期2745-2753,共9页

制备高韧应变硬化水泥基复合材料(SHCC)通常用经表面涂油处理的聚乙烯醇(PVA)纤维。本文通过利用无表面修饰的PVA纤维及高掺粉煤灰,制得高韧SHCC。通过控制粉煤灰掺量,利用减水剂调节水胶比,实现对基体强度的控制,得到有利于制备SHCC的... 制备高韧应变硬化水泥基复合材料(SHCC)通常用经表面涂油处理的聚乙烯醇(PVA)纤维。本文通过利用无表面修饰的PVA纤维及高掺粉煤灰,制得高韧SHCC。通过控制粉煤灰掺量,利用减水剂调节水胶比,实现对基体强度的控制,得到有利于制备SHCC的基体。弯曲和直接拉伸试验结果表明,由无表面修饰PVA纤维增强的水泥基复合材料呈现多缝开裂和应变硬化特征,具有优良韧度和延展性。纤维增韧作用主要体现在挠度硬化阶段,但对于强度较低的SHCC而言,挠度软化阶段中也呈现较明显的纤维增韧作用。高掺粉煤灰时,无表面修饰PVA纤维增强的SHCC所呈现出的直接拉伸极限应变达3%以上,与经表面涂油PVA纤维增强的SHCC相当。 展开更多

关键词 PVA纤维 应变硬化水泥基复合材料 直接拉伸 粉煤灰

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混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料的弯曲性能预测 被引量：7

4

作者 张聪 夏超凡 +1 位作者 袁振 李志华 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期14-21,共8页

基于混凝土断裂力学与细观力学理论,同时考虑钢纤维(SF)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)弯曲性能的影响,提出了一种适用于SF/PVA纤维混杂SHCC(SF-PVA/SHCC)弯曲性能的预测方法.开展了SF-PVA/SHCC弯曲性能试验,分... 基于混凝土断裂力学与细观力学理论,同时考虑钢纤维(SF)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)弯曲性能的影响,提出了一种适用于SF/PVA纤维混杂SHCC(SF-PVA/SHCC)弯曲性能的预测方法.开展了SF-PVA/SHCC弯曲性能试验,分析了纤维种类和掺量对SHCC抗弯强度、极限弯曲挠度及弯曲荷载挠度曲线的影响.结果表明所提出的弯曲性能计算方法可以较好地预测SF-PVA/SHCC的抗弯强度和极限弯曲挠度. 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 混杂 钢纤维 聚乙烯醇 弯曲性能 预测模型

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基体组分优化对纤维水泥基复合材料应变硬化性能的影响 被引量：6

5

作者 牛恒茂 邢永明 赵燕茹 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期68-73,共6页

纤维增强复合材料(FRCC)在负荷下具有应变硬化和多裂缝类型特征,然而,并不是所有水泥基材料中加入一定量纤维就可得到应变硬化性能,基体组分,加工制作过程的不同和基体缺陷的差异影响着应变硬化的稳定性。依据取得应变硬化行为的微观力... 纤维增强复合材料(FRCC)在负荷下具有应变硬化和多裂缝类型特征,然而,并不是所有水泥基材料中加入一定量纤维就可得到应变硬化性能,基体组分,加工制作过程的不同和基体缺陷的差异影响着应变硬化的稳定性。依据取得应变硬化行为的微观力学模型和其他一些研究方法,探讨了水灰比、骨料、矿物掺合料、基体缺陷等因素变化对FRCC应变硬化能力的影响。结果表明:在微观力学模型的指导下,优化基体材料的组分能够稳定的取得应变硬化的行为。 展开更多

关键词 纤维水泥基复合材料 应变硬化 微观力学模型 基体组分 基体缺陷

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严酷环境混凝土结构耐久性修复材料——应变硬化水泥基复合材料耐久性能研究进展 被引量：4

6

作者 胡春红 赵铁军 苏卿 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期101-103,110,共4页

混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化... 混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化设计而具有应变硬化特性和高韧性特征。采用SHCC对劣化混凝土结构进行修复,可大大改善其耐久性。概括了SHCC在收缩、疲劳和老化作用下,以及在冻融循环、干湿循环、高碱和氯盐环境中优异的耐久性能,表明SHCC可有效解决脆性的水泥基修复材料短期内再次开裂而导致的反复修补状况,显著延长严酷环境既有混凝土结构的使用寿命。 展开更多

关键词 水泥基复合材料 应变硬化 多微缝开裂 耐久性 修复

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防水处理对应变硬化水泥基复合材料孔结构的影响 被引量：3

7

作者 田砾 张洪源 +2 位作者 赵铁军 张玉娥 高昆 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期4-5,9,共3页

水泥基复合材料的抗渗性、耐久性乃至强度等与材料的孔结构密切相关。聚乙烯醇纤维(PVA)增强的水泥基复合材料(SHCC)具有应变硬化和多微裂缝扩展特征,材料具有高抗拉强度、韧性和耗能性,但纤维的添加引入了更多的界面与微裂隙。防水处... 水泥基复合材料的抗渗性、耐久性乃至强度等与材料的孔结构密切相关。聚乙烯醇纤维(PVA)增强的水泥基复合材料(SHCC)具有应变硬化和多微裂缝扩展特征,材料具有高抗拉强度、韧性和耗能性,但纤维的添加引入了更多的界面与微裂隙。防水处理技术可以提高此类材料的抗渗性。通过压汞试验研究了硅烷防水剂对PVA-SHCC微观结构的影响,结果表明:最大骨料粒径为1.18 mm时,其总孔隙率约为0.3 mm时的50%,内掺型有机硅类防水剂具有使孔结构细化的作用,其平均孔径和最可几孔径下降为未添加防水剂时的二分之一左右,减少了水泥石中的较大孔隙,改善了水泥浆体孔结构、阻止外界气体、水分、离子向水泥基材料内部的渗透,对于提高SHCC抗渗性非常有效。 展开更多

关键词 聚乙烯醇纤维 应变硬化 水泥基复合材料 孔结构 抗渗性 防水处理

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应变硬化水泥基复合材料单轴滞回本构模型 被引量：4

8

作者 吴畅 潘钻峰 孟少平 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期969-974,共6页

为了有效地模拟应变硬化水泥基复合材料(SHCC)构件在地震作用下的性能,提出一种可模拟SHCC构件在反复荷载作用下的单轴本构模型.该模型中SHCC材料受压骨架曲线的上升段采用二次抛物线形式模拟,下降段采用双折线形式模拟;受拉骨架曲线的... 为了有效地模拟应变硬化水泥基复合材料(SHCC)构件在地震作用下的性能,提出一种可模拟SHCC构件在反复荷载作用下的单轴本构模型.该模型中SHCC材料受压骨架曲线的上升段采用二次抛物线形式模拟,下降段采用双折线形式模拟;受拉骨架曲线的上升段、应变硬化段及下降段则采用三折线形式模拟.通过设置参考点的方法确定SHCC的卸载规则,考虑了不完全卸载-再加载的情况以及加载过程中的拉压间的传递模式.利用Open SEES计算平台编写了该本构模型,并与材料和构件2个层次的试验结果进行了对比,结果表明,所提出的单轴滞回模型能够准确地反映SHCC材料在反复荷载作用下的受力性能. 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 反复加载 单轴滞回本构模型 非线性有限元分析

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人工模拟海洋潮汐区应变硬化水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能 被引量：8

9

作者 张鹏 庄智杰 +2 位作者 鲍玖文 魏佳楠 赵铁军 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-6,21,共7页

通过人工模拟海洋潮汐区环境,研究了干湿循环时间比(3∶1、85.4∶1)和暴露时间(30、90d)对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗氯盐侵蚀性能的影响.结合Fick第二定律,进一步分析了SHCC表面氯离子含量和扩散系数的时变规律.结果表明:干湿循... 通过人工模拟海洋潮汐区环境,研究了干湿循环时间比(3∶1、85.4∶1)和暴露时间(30、90d)对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗氯盐侵蚀性能的影响.结合Fick第二定律,进一步分析了SHCC表面氯离子含量和扩散系数的时变规律.结果表明:干湿循环制度对SHCC氯离子侵蚀有显著影响,SHCC表面氯离子含量时变规律符合倒数模型;SHCC表观氯离子扩散系数明显高于其瞬时氯离子扩散系数,SHCC混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数大于C30普通混凝土. 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 海洋潮汐区 氯盐侵蚀 扩散系数 时间衰减系数

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应变硬化水泥基复合材料-SHCC韧性性能试验研究(英文) 被引量：1

10

作者 田砾 许婷华 +1 位作者 赵铁军 范宏 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期181-182,共2页

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易开裂的主要原因之一。高模量PVA纤维可增强基材韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,改善结构耐久性。通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和配比SHCC的力-变形曲线并用CON-SOFT软件计算断裂能。... 水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易开裂的主要原因之一。高模量PVA纤维可增强基材韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,改善结构耐久性。通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和配比SHCC的力-变形曲线并用CON-SOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能降低。甲基纤维素使SHCC脆性增大。加载速率降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。SHCC砂子最大粒径高于ECC,虽达不到后者的最大拉应变,但可降低成本并满足工程需要。韧性性能研究给出了基于耐久性能优化设计和评定SHCC的实用方法。 展开更多

关键词 ECC 断裂能 聚乙烯醇纤维(PVA) 应变硬化水泥基复合材料(SHCC) 韧性

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应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏评价方法研究 被引量：2

11

作者 张永兴 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期66-73,共8页

依据应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时断裂表面特性,提出适合该类材料构件剪切破坏的格子等价连续体评价方法。首先对应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时裂缝表面的凹凸程度进行定量量测,在此基础上,提出适合描述该类材料裂缝... 依据应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时断裂表面特性,提出适合该类材料构件剪切破坏的格子等价连续体评价方法。首先对应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时裂缝表面的凹凸程度进行定量量测,在此基础上,提出适合描述该类材料裂缝形态的参数,形成描述应变硬化水泥基复合材料构件裂缝面形态的假设裂缝,并提出相应的剪切格子体系。此后,改进了日本名古屋大学提出的用于评价混凝土及钢筋混凝土构件剪切破坏的格子等价连续体方法,使得改进的格子等价连续体方法适用于应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏。该方法考虑了裂缝面压缩侧接触及拉伸侧纤维架桥应力对裂缝面剪应力转移的影响,形成适用于应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏的裂缝面剪应力转移模型。 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 剪切破坏 剪应力转移 格子等价连续体方法

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混杂纤维应变硬化水泥基复合材料(SHCC)研究进展 被引量：2

12

作者 董留群 贺庆 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2161-2166,共6页

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)是近20年发展起来的一种新型纤维增强水泥基复合材料,而混杂纤维SHCC通过调节不同纤维的比例关系,可便捷的获得满足工程需要的强度、变形、动态力学性能或经济性等要求。本文对混杂纤维SHCC的临界纤维掺量... 应变硬化水泥基复合材料(SHCC)是近20年发展起来的一种新型纤维增强水泥基复合材料,而混杂纤维SHCC通过调节不同纤维的比例关系,可便捷的获得满足工程需要的强度、变形、动态力学性能或经济性等要求。本文对混杂纤维SHCC的临界纤维掺量理论、准静态力学性能试验研究、动态力学性能试验研究进行了综述,最后就混杂纤维SHCC的研究存在的不足和发展方向进行了评述和展望。 展开更多

关键词 混杂纤维 应变硬化水泥基复合材料 临界纤维掺量理论 准静态力学性能 动态力学性能

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粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料力学性能及损伤特征的影响 被引量：14

13

作者 郭伟娜 张鹏 +2 位作者 鲍玖文 孙燕群 赵铁军 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期551-557,共7页

通过单轴拉伸、三点弯曲和抗压强度试验,研究粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学性能和损伤特征的影响,并利用数字图像相关技术对整个拉伸加载过程进行分析,提出利用开裂面积和分形维数量化SHCC试件的损伤程度,得到SHCC在加... 通过单轴拉伸、三点弯曲和抗压强度试验,研究粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学性能和损伤特征的影响,并利用数字图像相关技术对整个拉伸加载过程进行分析,提出利用开裂面积和分形维数量化SHCC试件的损伤程度,得到SHCC在加载过程中的应变演化和损伤特征.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,SHCC的拉伸强度、抗压强度及抗弯强度均逐渐降低,耗能能力逐渐提高,变形性能得到改善,但损伤程度增加;通过数字图像相关技术获得的应变云图可以直观观测SHCC的应变演化;开裂面积比和分形维数能够有效表征SHCC的损伤程度及开裂复杂性,可作为描述其损伤的度量指标. 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 损伤特征 数字图像相关 应变演化 分形维数

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应变硬化水泥基复合材料动力学性能研究现状与进展 被引量：5

14

作者 郭伟娜 张鹏 +4 位作者 鲍玖文 孙治国 田玉鹏 赵凯月 赵铁军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期17199-17209,共11页

应变硬化水泥基复合材料(Strain-hardening cementitious composites,SHCC)作为一种高延性水泥基复合材料在结构修复和改造、加固无筋砌体墙、加固钢筋混凝土梁和防冲击或防爆板等方面具有广阔的应用前景。对SHCC的动力学性能进行详细... 应变硬化水泥基复合材料(Strain-hardening cementitious composites,SHCC)作为一种高延性水泥基复合材料在结构修复和改造、加固无筋砌体墙、加固钢筋混凝土梁和防冲击或防爆板等方面具有广阔的应用前景。对SHCC的动力学性能进行详细研究有利于其在抗冲击或抗爆结构中的广泛应用。针对不同基质组成、纤维类型的SHCC静力学性能的理论分析和试验研究已经相对完善,然而对于SHCC动力学性能的研究主要集中在不同应变率、纤维类型及基质组成等对其动力学性能的影响。但针对高、超高应变率和围压等因素作用下的动力学性能研究尚未形成统一认识,同时也未明确得到SHCC动力学性能具体发展机理。近期研究结果表明:SHCC具有明显的应变率效应。在动态加载下,SHCC的应力和断裂能随着应变率的提高而提高,而其应变则相反。更深一步的研究表明,通过在SHCC中掺加粉煤灰等废料来改善纤维与基质之间的粘结可以明显提高其冲击能量耗散能力。本文系统地总结了国内外相关研究学者对SHCC动力学性能的研究现状,综述了SHCC动力学试验设备的原理、组成、优缺点及施加的应变率范围,同时进一步阐述了不同动力学试验设备在SHCC动力学性能研究方面的应用;然后对SHCC动态拉伸、压缩及侵彻性能进行归纳,全面揭示了应变率、纤维类型及基质组成对SHCC动力学性能发展的影响规律;最后,探讨了SHCC动力学性能研究领域所面临的问题,意在为日后SHCC动力学性能的理论分析和试验研究提供一定的建议和方向。 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 应变率 多缝开裂 动力学性能 冲击

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应变硬化水泥基复合材料(SHCC)设计理论及力学性能研究进展 被引量：4

15

作者 冷赞 薛昕 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第3期120-132,共13页

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)克服了普通混凝土韧性差、裂缝宽度难以控制等缺点,在拉伸状态下呈现准应变硬化和多缝开裂特性,韧性和耐久性优异,应用前景广泛。我国针对SHCC的研究起步较晚,目前已开展了大量研究,取得了众多成果,但仍存... 应变硬化水泥基复合材料(SHCC)克服了普通混凝土韧性差、裂缝宽度难以控制等缺点,在拉伸状态下呈现准应变硬化和多缝开裂特性,韧性和耐久性优异,应用前景广泛。我国针对SHCC的研究起步较晚,目前已开展了大量研究,取得了众多成果,但仍存在不少课题。本文首先对SHCC的性能定位、承载机制以及设计方法进行了阐释,重点说明了微观材料参数对SHCC材料宏观力学性能的显著影响;在此基础上重点聚焦SHCC的拉伸性能在我国的研究现状进行了综述,并对其他力学性能进行了简要概述,综述结果证明了上述设计理论在SHCC材料设计过程中的重要指导作用;最后总结了目前研究中存在的课题并对将来的发展进行了展望。希望本文能对SHCC的进一步深入研究和推广应用提供一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 性能定位 承载机制 材料设计方法 研究现状

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应变硬化水泥基复合材料性能与应用研究进展 被引量：15

16

作者 高淑玲 王文昌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期3620-3629,共10页

混凝土作为典型的脆性材料,在拉伸荷载作用下呈现应变软化现象,这种不理想的失效模式会对工程结构的受力性能和耐久性能产生不利影响。通过在微观尺度上对材料进行设计,综合考虑纤维、基体和纤维/基体界面三者之间的相互作用,制备了应... 混凝土作为典型的脆性材料,在拉伸荷载作用下呈现应变软化现象,这种不理想的失效模式会对工程结构的受力性能和耐久性能产生不利影响。通过在微观尺度上对材料进行设计,综合考虑纤维、基体和纤维/基体界面三者之间的相互作用,制备了应变硬化水泥基复合材料(SHCC)。这是一种新型的高性能纤维增强水泥基材料,相较于传统的纤维混凝土,SHCC具有两大显著优势:一是拉伸应变硬化,二是破坏失效前会产生多条细密裂缝。高延性使SHCC力学性能优良,细密裂缝有效保证了其耐久性,近年来相关的研究工作已取得了一定的进展。研究初期,以材料设计理论为指导使SHCC达到预定的硬化效果。纤维桥联法则是其理论基础,为了实现应变硬化,必须满足两个准则:强度准则和能量准则。设计较为完善的材料的各项力学性能指标可为工程应用提供关键信息。高强、高韧是研究者们不懈追求的目标之一,目前,已经成功设计出抗压强度高达115 MPa、极限拉应变达到8%的SHCC,而且该复合材料的大多数裂缝宽度在100 μm以下,裂缝间距不超过 2 mm 。关于SHCC断裂性能的研究具有挑战性,在多缝开裂阶段仍缺乏行之有效的分析手段。霍普金森杆冲击试验表明,SHCC是与应变率相关的材料,峰值应力明显随着应变率的增加而增大。在承受疲劳荷载作用时,SHCC表现出延性破坏特征,疲劳寿命相对较长。当工程结构的服役周期较长时,材料的耐久性问题不容忽视。由于SHCC的裂缝宽度较小,水分的渗透量会大幅下降,2%拉应变水平下其渗透系数只有2.10×10^-7 m/s,其自愈合行为还会进一步改善渗透性。SHCC还为极端温度条件下的应用提供了可能,经受300次冻融循环后其各项性能均保持在较高水平;历经高温后纤维发生熔融留下蒸汽压力释放的通道,避免了材料的高温爆裂。此外,实际工程的检验客观真实地反映了材料的性能,SHCC已被成功应用于普通混凝土梁加固、砌体结构加固、路面桥面工程以及大坝修补等方面。本文介绍了SHCC的设计理念、应满足的基本准则及原材料选取;分别论述了国内外在SHCC基本力学性能和耐久性能方面取得的最新研究成果;概括了SHCC修复加固工程结构与典型的工程应用。最后,进一步探讨了SHCC研究中存在的问题,并对未来的研究方向作出展望。 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料 纤维 材料性能 耐久性 工程应用

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混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料的弯曲性能研究 被引量：10

17

作者 于海洋 李地红 +1 位作者 代函函 高群 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期229-233,共5页

本工作研究了聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂应变硬化水泥基复合材料(PB-SHCC)的弯曲性能。水泥基体材料水胶比为0.25,混杂体系中聚乙烯醇纤维分别为体积含量的1.5%和1.7%,再混杂一定体积含量的玄武岩纤维,制备成聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂应变... 本工作研究了聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂应变硬化水泥基复合材料(PB-SHCC)的弯曲性能。水泥基体材料水胶比为0.25,混杂体系中聚乙烯醇纤维分别为体积含量的1.5%和1.7%,再混杂一定体积含量的玄武岩纤维,制备成聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂应变硬化水泥基复合材料,标准养护28 d后对该复合材料进行三点弯曲试验。结果表明,PB-SHCC具有弯曲应变硬化的特性,弯曲挠度较单掺体系会有所削弱,但削弱程度不大,仍具有较高的延性;玄武岩纤维的掺量在0.1%~0.3%以及0.8%~1.0%时,均利于复合材料的初裂强度及抗弯强度的提高。此外,本工作基于ASTM C1018和JSCE-SF4标准,改进并定义了弯曲韧性指数和弯曲韧性因子,能够简洁有效地评价SHCC材料的弯曲韧性,且两类指标吻合性较好。 展开更多

关键词 聚乙烯醇纤维 玄武岩纤维 纤维混杂 应变硬化水泥基复合材料 三点弯曲 弯曲韧性

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应变硬化水泥基材料轴拉荷载下的氯离子渗透 被引量：5

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作者 田砾 郭磊磊 +2 位作者 赵铁军 王丽静 王飞 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2010年第2期221-225,共5页

钢筋混凝土结构因为易于开裂而通常难于达到预期的设计使用寿命.原因之一就是水泥基材料在拉伸状态下的应变太小.通过添加聚乙烯醇纤维,水泥基复合材料的拉应变可以提高几百倍.多微缝开裂是准应变硬化水泥基复合材料(Strain Hardening C... 钢筋混凝土结构因为易于开裂而通常难于达到预期的设计使用寿命.原因之一就是水泥基材料在拉伸状态下的应变太小.通过添加聚乙烯醇纤维,水泥基复合材料的拉应变可以提高几百倍.多微缝开裂是准应变硬化水泥基复合材料(Strain Hardening Cement-based Composites(SHCC))的基本特征,然而,只有在外加拉应变下的裂缝不引起水、CO2、氯离子或硫酸根离子等对混凝土结构的侵蚀量显著地增加,这种大应变才对结构的安全性和耐久性有益,从而可以提高结构的使用寿命,降低全寿命周期成本.通过不同拉应变下SHCC的毛细吸水和氯离子渗透试验研究了SHCC的抗渗性能,并探讨了内掺硅烷乳液防水剂对SHCC在不同拉应变下的抗渗性能的影响.结果表明,毛细吸收试验是表征复合受力状态下的水泥基材料耐久性能的简便有效的试验方法;复合受力下极限拉应变不能作为耐久性设计的依据,必须根据渗透性确定能够保证使用寿命的临界拉应变极限状态;内掺硅烷乳液的防水处理方式能够防止SHCC吸收过多的水分或水溶离子,可以使其高应变能力得到更广泛的应用. 展开更多

关键词 应变硬化水泥基复合材料(SHCC) 聚乙烯醇纤维(PVA) 抗渗性 防水处理 氯离子

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活性再生粉纤维增强应变硬化水泥基材料弯曲及拉伸韧性 被引量：1

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作者 吴瑞雪 张鹏 +1 位作者 赵铁军 郭得阳 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第6期34-42,共9页

通过扫描电子显微镜对再生粉的微观结构进行观测;利用X射线荧光和X射线衍射,对再生粉体及制备的水泥基材料的矿物组成和水化产物进行了测定;通过弯曲试验和单轴拉伸试验对再生粉体制备纤维增强应变硬化水泥基材料(FRCC)的力学性能进行... 通过扫描电子显微镜对再生粉的微观结构进行观测;利用X射线荧光和X射线衍射,对再生粉体及制备的水泥基材料的矿物组成和水化产物进行了测定;通过弯曲试验和单轴拉伸试验对再生粉体制备纤维增强应变硬化水泥基材料(FRCC)的力学性能进行了研究。结果表明:再生微粉以钙硅质氧化物和化合物为主,具有火山灰活性,可以增强其与基体间的二次水化反应,掺入再生粉体可有效提高FRCC的拉伸和弯曲强度;再生粉体-FRCC弯曲韧性随着纤维掺量的增加而提高,当纤维掺量(质量分数)达到2%时,FRCC具有典型的应变硬化特征;利用再生粉体等质量替代粉煤灰时,FRCC的极限应变有所降低,而极限荷载有较大程度提高,提高幅度均达到10%以上,且再生砂浆粉(RMP)、再生砖粉(RBP)比再生混凝土粉(RCP)制备的FRCC具有更好的应变硬化性能;验证了在满足材料韧性要求的情况下,利用再生粉制备应变硬化水泥基材料的可行性,对再生微粉在实际工程材料中的应用提供了参考。 展开更多

关键词 再生粉 建筑垃圾 纤维增强水泥基复合材料 弯曲韧性 拉伸韧性 应变硬化

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高强钢绞线网-水泥基复合材料抗弯加固RC梁试验研究 被引量：3

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作者 袁方 邵昱稼 《铁道建筑》 北大核心 2021年第4期33-38,共6页

ECC是一种经过微观力学设计、在拉伸和剪切荷载下呈现高延性的纤维增强水泥基复合材料。将ECC替代现有钢筋混凝土结构加固方法中高强钢绞线网-聚合物砂浆中的聚合物砂浆,能有效提升结构的耐久性。本文对4根采用高强钢绞线网-ECC加固的... ECC是一种经过微观力学设计、在拉伸和剪切荷载下呈现高延性的纤维增强水泥基复合材料。将ECC替代现有钢筋混凝土结构加固方法中高强钢绞线网-聚合物砂浆中的聚合物砂浆,能有效提升结构的耐久性。本文对4根采用高强钢绞线网-ECC加固的钢筋混凝土(RC)梁,4根采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的RC梁以及1根未加固RC梁进行了受弯性能试验。结果表明,采用高强钢绞线网-ECC加固方法能够有效地提升RC梁的受弯承载力及刚度,但延性会有所降低。相较于高强钢绞线网-聚合物砂浆加固方法,ECC加固层较聚合物砂浆加固层具有更好的裂缝限制能力,裂缝细而密,表现出了优越的加固效果。 展开更多

关键词 高延性纤维增强水泥基复合材料 抗弯加固 试验研究 高强钢绞线网 裂缝控制

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