為了改善混凝土材料抗裂性能低,韌性差等問題,進一步滿足實際工程應(yīng)用,纖維混凝土材料正引起廣泛的關(guān)注。本文基于徐州市重點研發(fā)計劃“纖維編織網(wǎng)/ECC新型墻體材料的受力機理與退化研究”研究了工程水泥基復(fù)合材料（Engineered Cementitious Composites,ECC）的基本力學(xué)性能和纖維編織網(wǎng)增強ECC（Textile Reinforced Engineered Cementitious Composites,TRE）的基本力學(xué)性和凍融性能,主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）研究了粉煤灰摻量和水膠比對ECC拉伸和彎曲力學(xué)性能的影響。試驗結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),隨著粉煤灰摻量和水膠比的增加,ECC試件的極限拉伸強度和極限彎拉強度降低。此外,隨著粉煤灰摻量的增加,ECC試件的極限拉應(yīng)變和極限跨中撓度呈上升趨勢。當(dāng)水膠比增加從0.28增加為0.32時,試件的拉伸和彎曲性能有較大的降低,極限拉應(yīng)變和極限跨中撓度最低。（2）研究了常規(guī)環(huán)境下纖維編織網(wǎng)的層數(shù)、種類及表面處理方式、PVA纖維摻量對TRE拉伸和彎曲力學(xué)性能的影響。試驗結(jié)果表明,和單層網(wǎng)TRE試件相比,雙層網(wǎng)TRE試件極限... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

混凝土開裂Figure1-1Crackedconcrete

?斂牧暇哂屑鄹竦土?⒔細叩牡目寡骨慷群?良好的耐久性等優(yōu)點，使其得到廣泛的應(yīng)用。但混凝土具有抗拉強度低、抗裂性能差、容易發(fā)生脆性破壞等缺點（圖1-1），同時隨著混凝土強度的提高，韌性也會越來越差，為了解決混凝土材料上述問題，使混凝土材料的優(yōu)點能夠充分發(fā)揮，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。通過鋼筋和混凝土材料的相互協(xié)作，一定程度上解決了混凝土材料抗拉性能低等問題，然而并沒有從根本上解決混凝土材料韌性差的問題。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力時會產(chǎn)生裂縫，使鋼筋暴露在空氣中，裂縫的擴展會導(dǎo)致鋼筋等材料的腐蝕（圖1-2），減少建筑物的使用壽命。圖1-1混凝土開裂Figure1-1Crackedconcrete圖1-2鋼筋銹蝕Figure1-2Corrodedsteel為了改善混凝土材料抗裂性能低，韌性差等問題，進一步滿足實際工程應(yīng)用，大量的學(xué)者開始研究纖維混凝土材料。20世紀(jì)90年代，VictorCLi教授通過斷裂力學(xué)和微觀力學(xué)的原理，對材料的微觀結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)整、優(yōu)化，研發(fā)了工程水泥基復(fù)合材料(EngineeredCementitiousComposites，簡稱ECC）[1]。ECC采用短切纖維增強，且纖維摻量不超過復(fù)合材料總體積的2.5%，極限拉應(yīng)變可穩(wěn)定地達到3%以上，大約是普通混凝土材料的150-200倍左右。ECC受力開裂以后，試件承載力不會突然降低，經(jīng)過一段較長的應(yīng)變硬化過程后試件失效，在此過程中，裂縫寬度很小，可控制在100m以下[2,3]，具有顯著的應(yīng)變硬化和多縫開裂的特征，同時也具有非常顯著的韌性和優(yōu)良的耐久性[4,5]。ECC材料優(yōu)越的拉伸性能能夠有效的彌補混凝土材料的缺點，很好的解決了由于混凝土的脆性帶來的一系列問題。聚乙烯醇纖維(PolyvinylAlcohol，簡稱PVA)具有耐磨、抗酸堿、親水性好、與水泥等基材有良好的親和力和結(jié)合性、無毒無污染等優(yōu)點。與一般的合成

1緒論3圖1-3TRC典型的單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線Figure1-3TRCtypicaluniaxialtensilestress-straincurveMarco等[11]通過單軸拉伸試驗對耐堿（AR）玻璃纖維編織網(wǎng)增強TRC的進行了研究。試驗結(jié)果表明了纖維編織網(wǎng)的性能和短切纖維的摻入對TRC力學(xué)性能有影響，并提出了基于復(fù)合材料承載能力和變形的新的對比參數(shù)。Cesare等[12]通過單軸拉伸試驗，比較了未涂層和涂層纖維編織網(wǎng)增強TRC的力學(xué)性能。結(jié)果表明：涂層試樣的極限抗拉強度和變形能力顯著提高。這是因為改善了纖維束表面親水性以及纖維編織網(wǎng)和基體界面的火山灰反應(yīng)的。Isabella等[13]TRC薄板單軸拉伸試驗結(jié)果表明，隨著配網(wǎng)率的增大，改善了編織網(wǎng)與基體混凝土之間界面性能，提高TRC薄板的開裂應(yīng)力和抗拉強度。Carmelo等[14]對玄武巖纖維編織網(wǎng)增強TRC進行了拉伸試驗分析，研究了配網(wǎng)率的影響，同時也使用了數(shù)字圖像技術(shù)分析試驗過程中的試件的變形和開裂模式。隨著配網(wǎng)率的增加，纖維編織網(wǎng)和基體間的界面粘結(jié)性能降低，使纖維編織網(wǎng)在發(fā)生過早的滑移，抗拉強度未充分發(fā)揮。Lanrrinaga等[15]也對玄武巖編織網(wǎng)TRC薄板進行拉伸試驗，結(jié)果表明，隨著配網(wǎng)率增大，試件的拉伸力學(xué)性能降低。劉玲玲[16]、周芬等[17]、杜運興等[18,19]的試驗結(jié)果也表明摻入短切鋼纖維都能使薄板的開裂應(yīng)力、抗拉強度得以提高，合適的纖維摻量使TRC板試件表現(xiàn)出相對較好的拉伸性能。劉玲玲[16]通過TRC薄板進行單軸拉伸試驗，還研究了配網(wǎng)率、預(yù)應(yīng)力對TRC薄板抗拉強度、開裂模式和破壞形態(tài)等的影響，推導(dǎo)出了TRC板開裂荷載的計算式。周芬等[17]、杜運興等[18,19]還研究了配網(wǎng)率、及碳纖維織物上的預(yù)拉力對TRC拉伸性能的影響。研究結(jié)果表明隨著配網(wǎng)率的增大，TRC薄板的極限抗拉強度提高，試件測量段的裂縫數(shù)量增


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