TRECC复合约束混凝土柱轴压力学性能模型分析

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作者 马高 王朝阳 《中外公路》 2025年第1期109-118,共10页

为避免纤维编织网增强混凝土(TRC)中存在的基体开裂问题,由纤维编织网和高性能水泥基材料(ECC)组成的网格布增强ECC(TRECC)复合加固方法被提出,然而国内外对TRECC约束混凝土的轴压力学性能研究还不充分,缺少可靠的强度和极限应变分析模... 为避免纤维编织网增强混凝土(TRC)中存在的基体开裂问题,由纤维编织网和高性能水泥基材料(ECC)组成的网格布增强ECC(TRECC)复合加固方法被提出,然而国内外对TRECC约束混凝土的轴压力学性能研究还不充分,缺少可靠的强度和极限应变分析模型。该文收集116个TRC约束混凝土柱轴压试验结果和125个TRECC复合约束柱轴压试验结果,比较TRECC和TRC约束混凝土的约束机理和破坏模式,提出TRECC和TRC约束混凝土的强度和极限应变模型;考虑纵筋和箍筋对约束柱力学性能的贡献,提出TRECC约束钢筋混凝土柱的强度和极限应变模型;为方便实际应用,针对不同网格布类型分别提出相应的强度和极限应变模型。与试验结果的对比分析表明:模型具有良好的预测精度。 展开更多

关键词 纤维编织网增强混凝土(TRC) 水泥基复合材料(ecc) 强度模型 极限应变模型

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高应变率荷载作用下钢筋与ECC的黏结滑移关系研究

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作者 崔双双 孟瑶 +1 位作者 陈伟宏 孙浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期71-82,共12页

采用水泥基复合材料(engineering cementitious composite,ECC)替代混凝土可以提高结构在偶然荷载作用下的抗连续倒塌性能,但在悬链线大变形阶段钢筋与ECC间可能会出现黏结滑移破坏。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,进行了钢筋与... 采用水泥基复合材料(engineering cementitious composite,ECC)替代混凝土可以提高结构在偶然荷载作用下的抗连续倒塌性能,但在悬链线大变形阶段钢筋与ECC间可能会出现黏结滑移破坏。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,进行了钢筋与ECC的动态黏结滑移性能试验,分析了ECC强度等级、应变率、钢筋直径对极限黏结强度、刚度和滑移量的影响规律,获得了高应变率下钢筋与ECC的平均黏结滑移曲线,得到其黏结滑移破坏模式。并与静态黏结滑移试验进行对比,得到了动态黏结强度增强因子。进一步,通过钢筋开槽内贴应变片法,获得不同锚固位置的黏结应力及相对滑移的分布规律,提出黏结位置函数。最后,根据试验结果得到钢筋与ECC平均黏结滑移本构,进而乘以黏结位置函数得到考虑锚固位置影响的动态黏结滑移本构,为ECC结构构件设计及有限元分析提供试验依据和理论参考。 展开更多

关键词 水泥基复合材料(engineering cementitious composite ecc) 高应变率荷载 钢筋-ecc黏结滑移 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 位置函数 黏结滑移本构关系

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基于UDEM-ACE方法的ECC配合比优化设计 被引量：4

3

作者 李晓琴 杨潇 +2 位作者 丁祖德 申林方 杜茜 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期2354-2361,共8页

高韧性水泥基复合材料(ECC)相对于普通混凝土材料具有较高的极限拉伸应变能力,可以有效解决混凝土基础设施的开裂、渗漏水问题。ECC的力学性能严重依赖于原材料性能,而各地原材料性能均有差异;同时,ECC性能的优异性可通过调节其配合比... 高韧性水泥基复合材料(ECC)相对于普通混凝土材料具有较高的极限拉伸应变能力,可以有效解决混凝土基础设施的开裂、渗漏水问题。ECC的力学性能严重依赖于原材料性能,而各地原材料性能均有差异;同时,ECC性能的优异性可通过调节其配合比进行控制。采用基于均匀试验设计方法(UDEM)与非参数回归分析(NPRA)中的交互式条件期望算法(ACE)相结合的配合比设计方法进行ECC配合比设计,获得云南昆明地区的ECC优化配合比。通过轴心抗拉试验和薄板四点弯曲试验进行ECC优化配合比试验验证,同时采用扫描电子显微镜随机检测纤维的分散情况。结果表明,基于UDEM-ACE方法得到的ECC优化配合比试块具有较高的极限拉伸应变能力和能量吸收能力,且纤维分布均匀。UDEM-ACE配合比设计方法具有良好的可行性和可靠性,能够为其他地区的ECC配合比优化设计以及其他水泥基体材料的配合比设计提供理论及实践指导意义。 展开更多

关键词 高韧性水泥基复合材料(ecc) 配合比优化设计 均匀试验-交互式条件期望(UDEM-ACE)算法 极限拉伸应变 应变硬化

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超高韧性水泥基复合材料抗冻耐久性能试验研究 被引量：50

4

作者 徐世烺 蔡新华 李贺东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期42-46,共5页

超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)具有拉伸应变硬化特性,并伴随多条细密裂缝特征,具有良好的裂缝控制功效,但作为一种新型建筑材料,其在冻融循环条件下的性能是否发生显著改变也是我们关心的一个问题。通过对比试验系统地研究UHTCC与同强... 超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)具有拉伸应变硬化特性,并伴随多条细密裂缝特征,具有良好的裂缝控制功效,但作为一种新型建筑材料,其在冻融循环条件下的性能是否发生显著改变也是我们关心的一个问题。通过对比试验系统地研究UHTCC与同强度等级的普通混凝土、引气混凝土和钢纤维混凝土在相同冻融循环条件下的性能变化,包括动弹性模量损失、质量损失、弯曲抗拉强度、弯曲韧性、裂缝状态以及UHTCC薄板冻融后的弯曲抗拉强度。结果表明,经过300次冻融循环,UHTCC仍然能较好的保持其原有的应变硬化特征以及拉应力状态下的多条细密裂缝特征,能够完全满足寒冷地区工程的需要。 展开更多

关键词 超高韧性水泥基复合材料 冻融循环 应变硬化 弯曲抗拉强度

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PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究 被引量：90

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作者 高淑玲 徐世烺 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期233-239,共7页

初步配制了PVA纤维水泥基复合材料,对使用原材料的性能、投料顺序和搅拌工艺进行了详细的描述;测定了各个配比的坍落扩展度,揭示掺加纤维后流动性减小的原因是由于PVA纤维有亲水性,纤维表面吸附了大量的自由水分子;利用外夹式单轴直接... 初步配制了PVA纤维水泥基复合材料,对使用原材料的性能、投料顺序和搅拌工艺进行了详细的描述;测定了各个配比的坍落扩展度,揭示掺加纤维后流动性减小的原因是由于PVA纤维有亲水性,纤维表面吸附了大量的自由水分子;利用外夹式单轴直接拉伸试验得到了硬化的应力-应变全曲线,观察到多条裂缝的出现,极限拉应变达到0.7%,大约是混凝土的70倍;根据试验数据得出基体和纤维掺量对极限拉应变、峰值应力和断裂能都产生影响,最后对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析.所得结论为高韧性、高耗能材料的配制提供了大量的试验和理论依据. 展开更多

关键词 坍落扩展度 假应变硬化 水泥基复合材料 PVA

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高延性永久模板在建造耐久混凝土结构中的应用 被引量：10

6

作者 梁坚凝 曹倩 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期110-115,共6页

介绍了高延性水泥基复合材料(PDCC)永久性模板在建造耐久混凝土结构中的应用.在预浇筑的PDCC永久性模板上浇筑普通混凝土,两者共同组成结构构件.低水灰比永久性模板具有的低渗透性和抗开裂能力使其成为防止钢筋锈蚀的有效保护层.在初步... 介绍了高延性水泥基复合材料(PDCC)永久性模板在建造耐久混凝土结构中的应用.在预浇筑的PDCC永久性模板上浇筑普通混凝土,两者共同组成结构构件.低水灰比永久性模板具有的低渗透性和抗开裂能力使其成为防止钢筋锈蚀的有效保护层.在初步应用上有2种途径:使用素PDCC基体制作永久性模板和使用玻璃纤维增强塑料筋(GFRP reinforcement)加固PDCC模板从而为实际构件提供有效的承载力.进一步的应用可在构件中配合使用GFRP Bar和钢筋从而同时获得足够的承载力和延性破坏形式.介绍了PDCC永久性模板的制作过程和力学性能,比较了在不同表面处理方法下模板与普通混凝土之间的粘结力,并且分析了使用GFRP Bar加固模板制作构件的4点弯曲的理论计算和实验结果.初步的实验结果显示了该技术在实际应用上的广阔前景. 展开更多

关键词 永久性模板 耐久性 高延性水泥基复合材料 应变-硬化特性

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超强韧性纤维混凝土的叠层修补试验研究 被引量：1

7

作者 俞家欢 徐棚 +1 位作者 赵同峰 包龙生 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期220-223,共4页

为了改善破损混凝土的修补工艺与修补质量,进行了超强韧性纤维混凝土进行叠层修补体系试验的研究.通过素混凝土与超强韧性纤维混凝土的修补体系的对比,研究了在试验中观察到的修补系统内部界面裂纹的扩展和分叉裂纹的捕获过程及产生机理... 为了改善破损混凝土的修补工艺与修补质量,进行了超强韧性纤维混凝土进行叠层修补体系试验的研究.通过素混凝土与超强韧性纤维混凝土的修补体系的对比,研究了在试验中观察到的修补系统内部界面裂纹的扩展和分叉裂纹的捕获过程及产生机理.试验结果表明,超强韧性纤维混凝土叠层修补体系的承载能力和延性相对于传统混凝土的修补体系有了明显的改善,产生不同于传统的脱层失效模式或剥落失效模式.超强聚丙烯纤维混凝土作为叠层修补材料时会产生独特的多重裂纹破坏模式,该特征使其成为耐久性修补工程应用所需的理想材料. 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 叠层修补 延性 捕获机理 失效模式

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具有超高延性的再生微粉水泥基复合材料的力学性能 被引量：32

8

作者 余江滔 田力康 +1 位作者 王义超 刘柯柯 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1328-1334,共7页

用废弃建筑垃圾的再生微粉作为粉煤灰的替代品,进行了超高延性水泥基体复合材料的研发。研究了不同的再生微粉替代率下材料的抗拉、抗压性能,并探索了再生微粉对材料强度的影响规律。轴向拉伸试验表明,采用再生微粉制备的超高延性水泥... 用废弃建筑垃圾的再生微粉作为粉煤灰的替代品,进行了超高延性水泥基体复合材料的研发。研究了不同的再生微粉替代率下材料的抗拉、抗压性能,并探索了再生微粉对材料强度的影响规律。轴向拉伸试验表明,采用再生微粉制备的超高延性水泥基体复合材料具有稳定的应变硬化和多裂缝特性。材料的抗拉强度介于4～5 MPa之间,是普通混凝土的2～3倍;材料拉伸应变范围为7%～9%,具有超高的拉伸变形能力。轴向压缩试验表明,圆柱体试件的抗压强度为21～23 MPa,超过峰值强度后,材料在80%的峰值强度处的应变分别为18. 28‰和26. 18‰,说明材料具有较高的受压变形能力。此外,为了研究再生微粉的掺入对基体断裂韧度和纤维桥接力的影响,进行了三点弯曲切口梁试验和单裂缝试验,结果表明,随着再生微粉替代率的增加,基体的断裂韧度基本保持不变而纤维的桥接能力增强。最终,通过应变强化准则PSH criterion对材料的应变强化性能进行了解释和评估。本工作通过试验验证了再生微粉用于制备超高延性水泥基复合材料的可行性。 展开更多

关键词 应变强化 再生粉末 水泥基复合材料

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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：3

9

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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高韧性纤维混凝土单轴受压性能及尺寸效应 被引量：23

10

作者 江世永 陶帅 +2 位作者 姚未来 吴世娟 蔡涛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第24期161-168,173,共9页

高韧性纤维混凝土(ECC)具有优异的韧性、卓越的耗散能力及裂缝无害化分布的特点,能够明显改善结构的抗震性能与耐久性。通过对三种不同高厚比的立方体与棱柱体共60个试件进行单轴受压试验,探究高韧性纤维混凝土的受压性能、变形机制及... 高韧性纤维混凝土(ECC)具有优异的韧性、卓越的耗散能力及裂缝无害化分布的特点,能够明显改善结构的抗震性能与耐久性。通过对三种不同高厚比的立方体与棱柱体共60个试件进行单轴受压试验,探究高韧性纤维混凝土的受压性能、变形机制及尺寸效应对试件力学性能的影响,测得了不同高厚比试件受压的应力-应变全曲线。结果表明:高韧性纤维混凝土在裂缝发展及破坏模式上与普通混凝土存在明显的区别,由于纤维的桥接作用,在加载过程中材料表现出较强的压缩韧性,试件破坏以后仍保持相对完整,极限压应变约为普通混凝土的10倍;当高厚比大于1时,材料抗压强度对尺寸的敏感性降低;峰值应变与抗压韧性系数随着高厚比的增加逐步减少。结合电镜扫描结果,对高韧性纤维混凝土中纤维的分布、桥接情况及纤维增韧增强机制进行了分析与讨论。 展开更多

关键词 高韧性纤维混凝土(ecc) 受压性能 尺寸效应 抗压韧性 应力-应变全曲线

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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

11

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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不同养护环境下SHCC单轴拉伸性能试验研究 被引量：1

12

作者 胡春红 李珍珍 汤广田 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期129-135,143,共8页

为研究养护环境对应变硬化水泥基复合材料(strain hardening cementitious composite,SHCC)拉伸性能的影响,采用单轴拉伸试验对标准、室内和室外等3种环境下的SHCC进行了试验研究,获得了不同情况下的应力-应变曲线及相关参数。试验结果... 为研究养护环境对应变硬化水泥基复合材料(strain hardening cementitious composite,SHCC)拉伸性能的影响,采用单轴拉伸试验对标准、室内和室外等3种环境下的SHCC进行了试验研究,获得了不同情况下的应力-应变曲线及相关参数。试验结果表明,在养护充分的情况下,不同环境条件下的SHCC材料均可表现出显著的应变硬化特征,极限拉应变能够达到3%以上,且具有良好的裂缝控制能力,极限应变下对应的平均裂缝宽度可以控制在125μm以内;与标准环境相比,室内环境下SHCC材料的强度有所降低,硬化现象不够显著,但其韧性没有降低,裂缝宽度能够控制在60μm以内;室外环境虽然较为复杂,但早期的充分养护能够使其保持性能稳定,抗拉强度和韧性没有出现明显下降,裂缝宽度可控制在80μm以内。采用引入名义初裂强度和名义初裂应变的双线性简化模型能够较好地描述不同环境下SHCC单轴拉伸应力-应变关系。研究成果表明,合适的养护环境下SHCC拉伸性能相对稳定,能够满足工程应用的要求。 展开更多

关键词 SHCC 应变硬化 应力-应变曲线 裂缝 简化模型

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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

13

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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聚乙烯纤维制备超高延性水泥基复合材料的试验研究 被引量：26

14

作者 王义超 侯梦君 +3 位作者 余江滔 徐世烺 俞可权 张志刚 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期3535-3540,共6页

为进一步提升高性能水泥基复合材料的拉伸能力,研制了以短切超高分子量聚乙烯纤维作为增强材料,以水泥砂浆为基体的超高延性水泥基复合材料(Ultra-high ductility cementitious composites,UHDCC)。本研究通过直接拉伸、单轴抗压及三点... 为进一步提升高性能水泥基复合材料的拉伸能力,研制了以短切超高分子量聚乙烯纤维作为增强材料,以水泥砂浆为基体的超高延性水泥基复合材料(Ultra-high ductility cementitious composites,UHDCC)。本研究通过直接拉伸、单轴抗压及三点弯曲梁试验研究了UHDCC的基本力学性能。直拉试验表明,UHDCC具有优异的应变硬化和多重裂缝开裂性能。在极限状态下,UHDCC的裂纹间距小于2mm,最大平均裂纹宽度小于200μm;材料的平均抗拉强度为7.28 MPa,峰值强度处的平均拉伸应变达到12%,最大拉伸应变达到13%以上,具有超高的拉伸延性。轴压试验表明,超过峰值强度后,UHDCC在80%和60%的抗压峰值强度处的应变分别约为2.8%和7.0%,说明材料具有强大的受压变形能力。材料的弯曲韧性指数I_(10)、I_(30)、I_(50)、I_(60)分别为10.1、33.1、54.4、65.6,表明UHDCC具有优异的弯曲变形能力。此外,三点弯曲缺口梁和单裂缝试验结果表明,UHDCC的超高延性源于聚乙烯纤维超高的裂缝桥接能力。 展开更多

关键词 纤维混凝土 拉伸性能 弯曲韧性 应变硬化 超高延性水泥基复合材料

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基于DIC的工程水泥基复合材料弯曲损伤分析 被引量：4

15

作者 闫清峰 张纪刚 +2 位作者 张敏 赵迪 杨冉 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期482-488,共7页

利用三点弯曲试验分析了不同粉煤灰用量下工程水泥基复合材料(ECC)的弯曲性能,同时采用数字图像相关(DIC)技术记录和分析了不同粉煤灰用量下ECC在弯曲试验过程中水平、竖向应变云图的演化和裂缝的产生、扩展和贯穿过程,并提出利用开裂... 利用三点弯曲试验分析了不同粉煤灰用量下工程水泥基复合材料(ECC)的弯曲性能,同时采用数字图像相关(DIC)技术记录和分析了不同粉煤灰用量下ECC在弯曲试验过程中水平、竖向应变云图的演化和裂缝的产生、扩展和贯穿过程,并提出利用开裂面积比和分形维数表征ECC的损伤程度.试验结果表明,ECC在弯曲荷载作用下具有应变硬化特性,且随着粉煤灰掺量的增加,材料的弯曲强度和最大裂缝宽度先增加后减小,但材料的挠度、断裂能、弯曲韧性和开裂面积比值逐渐增加,这说明粉煤灰能够有效改善材料的变形性能.此外,通过DIC技术分析得到的应变云图能够直观表征ECC应变演化及裂缝产生、扩展和贯通过程,开裂面积比和分形维数能够有效表征ECC的损伤程度. 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 弯曲性能 应变硬化 数字图像相关 开裂面积比

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轻质超高韧性水泥基复合材料试验研究 被引量：4

16

作者 吴朴 沈渊 +1 位作者 诸晓俊 李贺东 《新型建筑材料》 北大核心 2018年第7期1-4,共4页

通过掺入玻化微珠配制轻质超高韧性水泥基复合材料,研究了玻化微珠掺量对复合材料密度、强度、弹性模量及拉伸特性的影响。结果表明,随着玻化微珠掺量的增加,超高韧性水泥基复合材料的密度逐渐减小,抗压强度和拉伸弹性模量逐渐降低,极... 通过掺入玻化微珠配制轻质超高韧性水泥基复合材料,研究了玻化微珠掺量对复合材料密度、强度、弹性模量及拉伸特性的影响。结果表明,随着玻化微珠掺量的增加,超高韧性水泥基复合材料的密度逐渐减小,抗压强度和拉伸弹性模量逐渐降低,极限抗拉强度先降低后提高,极限抗拉应变逐渐增大。当玻化微珠掺量为胶凝材料质量的23.5%时,轻质超高韧性水泥基复合材料密度为1.34g/cm^3,抗压强度为29.84 MPa、拉伸弹性模量为9.3 GPa,极限抗拉应变4.81%,极限抗拉强度4.03 MPa。 展开更多

关键词 轻质超高韧性水泥基复合材料 直接拉伸 应变硬化 玻化微珠

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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：14

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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：8

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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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轻质玄武岩纤维高延性水泥基复合材料研制及导热性能研究 被引量：5

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作者 张文雅 周健 +1 位作者 李辉 徐名凤 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第20期273-278,共6页

高延性纤维增强水泥基防火材料(FR-ECC)具有遇火不燃性、高温不分解有毒气体、耐久性良好、延性高、抗裂性能好等优点,近年来得到了广泛关注和研究。常规FR-ECC的制备采用有机纤维为增韧组分,而有机纤维在高温条件下纤维分解气化易导致... 高延性纤维增强水泥基防火材料(FR-ECC)具有遇火不燃性、高温不分解有毒气体、耐久性良好、延性高、抗裂性能好等优点,近年来得到了广泛关注和研究。常规FR-ECC的制备采用有机纤维为增韧组分,而有机纤维在高温条件下纤维分解气化易导致防火材料延性下降,造成开裂失效,制约了FR-ECC的应用。本工作以耐高温性能优异的铝酸盐水泥和玄武岩纤维(BF)作为原材料,设计研发轻质玄武岩纤维水泥基复合材料(LWBF-ECC),并研究该材料高温后力学性能及热学性能的演化规律。试验分析了LWBF-ECC在常温和高温后的干密度变化、物相变化、单轴抗拉强度和抗压强度变化规律,并研究了其在不同过火温度下延性及导热系数的变化规律。研究表明:在常温环境下,LWBF-ECC延性可达0.82%,是常规钢结构表面喷射防火材料的80倍;由于BF耐高温性能优异,高温下仍能充分发挥桥接作用,在过火温度低于400℃时,LWBF-ECC材料拉伸均表现为应变硬化,高温下仍保持一定延性,100、200和400℃时极限应变分别为0.78%、0.32%和0.18%;随着温度升高,LWBF-ECC干密度降低,孔隙率升高,同时导热系数下降,高温下胶凝材料水化物转变和结晶水损失导致水泥含量越多,质量损失越大,干密度降低越明显。 展开更多

关键词 高延性水泥基复合材料 玄武岩纤维 防火 轻质 导热性能

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BF-SHCC高温力学性能及延性变化机理

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作者 宋嵩 周健 +3 位作者 王晓伟 徐名凤 刘浩然 葛仲熙 《河北工业大学学报》 CAS 2022年第1期75-81,共7页

为深入研究高温对玄武岩纤维高延性水泥基复合材料(BF-SHCC)力学性能的影响,对高温后BFSHCC试件进行了单轴拉伸、四点弯曲和抗压强度试验,研究其延性和强度的变化规律;利用热重-差热分析(TGA-DSC)和电子显微镜分析(SEM)从微观结构解释... 为深入研究高温对玄武岩纤维高延性水泥基复合材料(BF-SHCC)力学性能的影响,对高温后BFSHCC试件进行了单轴拉伸、四点弯曲和抗压强度试验,研究其延性和强度的变化规律;利用热重-差热分析(TGA-DSC)和电子显微镜分析(SEM)从微观结构解释高温后BF-SHCC延性的变化机理。研究表明:随着过火温度升高至200℃,BF-SHCC抗拉强度逐渐提高,仍然呈现应变硬化特性和多缝开裂现象,但延性逐渐降低,过火温度升高至400℃,BF-SHCC成为脆性材料。 展开更多

关键词 高延性水泥基复合材料 玄武岩纤维 高温 力学性能 微观结构

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