ECC材料基本力學(xué)性能研究
發(fā)布時間：2020-06-26 19:14
【摘要】：ECC是工程水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composites)的簡稱。與纖維混凝土僅通過改變纖維摻量來實現(xiàn)ECC的特定性能不同,ECC是以斷裂力學(xué)和微觀力學(xué)的基本原理為指導(dǎo),對纖維基體、界面經(jīng)過設(shè)計的一種具有高韌性、高延性、抗拉性能和控裂性能優(yōu)異的高性能材料。單軸受拉時,極限拉應(yīng)變可穩(wěn)定達(dá)到3%(約為混凝土的150~300倍)以上,極限裂縫寬度在0.1mm以內(nèi),其裂縫特點是細(xì)而密,改進(jìn)了混凝土裂縫寬而疏的特性,可極大提高結(jié)構(gòu)的耐久性。然而ECC作為一種高性能復(fù)合材料,目前尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范以及ECC的各項基本力學(xué)性能試驗方法也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)�；谏鲜鰡栴},本文通過試驗對ECC的基本力學(xué)性能進(jìn)行了一系列的研究,主要內(nèi)容總結(jié)如下:1.通過ECC立方體、棱柱體、圓柱體受壓性能試驗,探究了粉煤灰摻量、水膠比、PVA體積率、尺寸效應(yīng)對ECC抗壓性能的影響;依據(jù)試驗結(jié)果,分別建立了軸心抗壓強度、靜力受壓彈性模量與立方體抗壓強度指標(biāo)間的換算關(guān)系;依據(jù)受壓應(yīng)力應(yīng)變試驗曲線,對其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行了合理簡化,并給出了相應(yīng)受壓本構(gòu)方程。2.通過對ECC試件進(jìn)行直接拉伸試驗,探究了粉煤灰摻量、水膠比以及PVA體積率對ECC抗拉性能的影響。對應(yīng)變-硬化及裂縫在拉伸過程中的開展情況進(jìn)行了合理描述,依據(jù)受拉應(yīng)力應(yīng)變試驗曲線,對ECC材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行了合理簡化,并給出了相應(yīng)的受拉本構(gòu)方程。3.通過對ECC試件進(jìn)行四點彎曲試驗,對薄板四點彎曲多裂縫開裂特征進(jìn)行了合理描述,并對受彎荷載-撓度全曲線進(jìn)行了分析,研究了影響抗彎強度的主要因素,采用彎曲韌性指數(shù)法對薄板四點受彎的彎曲韌性進(jìn)行了評價。4.最后,依據(jù)ECC關(guān)于抗壓性能、抗拉性能和抗彎性能三個方面的力學(xué)指標(biāo)的試驗結(jié)論,綜合比較分析,確定ECC的最佳配合比,為ECC今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程應(yīng)用提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528
【圖文】：
圖 1- 2 四點受彎 ECC 板的韌性和多裂縫特性現(xiàn)狀 研究現(xiàn)狀密歇根大學(xué)土木工程材料驗室率先開發(fā)出了 ECC論基礎(chǔ)，最開始使用聚乙烯 PE（Polyethylene）纖維]，并提出了 ECC 應(yīng)變-硬化和多縫開裂的準(zhǔn)應(yīng)變-初裂應(yīng)力準(zhǔn)則和裂縫穩(wěn)定開裂準(zhǔn)則[16]。 PE 纖維成本相對較高，Victor C.Li 和 Kanda 等[ohol）纖維代替 PE 纖維，研發(fā)出具有優(yōu)良特性的高彈模 PE 纖維的 1/8，且明顯低于鋼纖維。并通間具有很強的化學(xué)黏結(jié)力和摩擦黏結(jié)力，其抗拉18]通過 PVA 纖維的拔出試驗發(fā)現(xiàn)：PVA 纖維拔出其間存在一定的黏結(jié)力。
C 實際工程應(yīng)用外學(xué)者對 ECC 的試驗和理論研究已近 20 年之久，其展示的諸多優(yōu)勢特它擁有廣闊的工程應(yīng)用場景。特別是此種材料在抗拉能力、抗變形能力能量耗散能力等方面表現(xiàn)的優(yōu)異性能，可以應(yīng)用于很多實際工程結(jié)構(gòu)中外的實際工程應(yīng)用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要原因在于 ECC 從材料、結(jié)構(gòu)到還未像混凝土一樣成熟完善以及 ECC 的成本還需進(jìn)一步優(yōu)化降低。近 ECC 材料的應(yīng)用還主要集中在高層抗震結(jié)構(gòu)[30-31]、灌溉渠的修復(fù)[25]、等方面[32]。）高層抗震結(jié)構(gòu)C 材料的應(yīng)用場景一是在建筑高層的耗能構(gòu)件上，這樣能夠提高結(jié)構(gòu)的005 年，日本建筑公司首次將 ECC 連梁應(yīng)用于日本東京和橫濱建設(shè)的兩主要利用了 ECC 材料優(yōu)越的變形能力和耗能能力。兩棟高層見圖 1-3別是位于 27 層 Glorio Roppongi 和 41 層 Nabeaure Tower。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528
【圖文】：
圖 1- 2 四點受彎 ECC 板的韌性和多裂縫特性現(xiàn)狀 研究現(xiàn)狀密歇根大學(xué)土木工程材料驗室率先開發(fā)出了 ECC論基礎(chǔ)，最開始使用聚乙烯 PE（Polyethylene）纖維]，并提出了 ECC 應(yīng)變-硬化和多縫開裂的準(zhǔn)應(yīng)變-初裂應(yīng)力準(zhǔn)則和裂縫穩(wěn)定開裂準(zhǔn)則[16]。 PE 纖維成本相對較高，Victor C.Li 和 Kanda 等[ohol）纖維代替 PE 纖維，研發(fā)出具有優(yōu)良特性的高彈模 PE 纖維的 1/8，且明顯低于鋼纖維。并通間具有很強的化學(xué)黏結(jié)力和摩擦黏結(jié)力，其抗拉18]通過 PVA 纖維的拔出試驗發(fā)現(xiàn)：PVA 纖維拔出其間存在一定的黏結(jié)力。
C 實際工程應(yīng)用外學(xué)者對 ECC 的試驗和理論研究已近 20 年之久，其展示的諸多優(yōu)勢特它擁有廣闊的工程應(yīng)用場景。特別是此種材料在抗拉能力、抗變形能力能量耗散能力等方面表現(xiàn)的優(yōu)異性能，可以應(yīng)用于很多實際工程結(jié)構(gòu)中外的實際工程應(yīng)用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要原因在于 ECC 從材料、結(jié)構(gòu)到還未像混凝土一樣成熟完善以及 ECC 的成本還需進(jìn)一步優(yōu)化降低。近 ECC 材料的應(yīng)用還主要集中在高層抗震結(jié)構(gòu)[30-31]、灌溉渠的修復(fù)[25]、等方面[32]。）高層抗震結(jié)構(gòu)C 材料的應(yīng)用場景一是在建筑高層的耗能構(gòu)件上，這樣能夠提高結(jié)構(gòu)的005 年，日本建筑公司首次將 ECC 連梁應(yīng)用于日本東京和橫濱建設(shè)的兩主要利用了 ECC 材料優(yōu)越的變形能力和耗能能力。兩棟高層見圖 1-3別是位于 27 層 Glorio Roppongi 和 41 層 Nabeaure Tower。
【參考文獻(xiàn)】
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1 余江滔;許萬里;張遠(yuǎn)淼;;ECC-混凝土黏結(jié)界面斷裂試驗研究[J];建筑材料學(xué)報;2015年06期
2 張君;公成旭;居賢春;;高韌性低收縮纖維增強水泥基復(fù)合材料特性及應(yīng)用[J];水利學(xué)報;2011年12期
3 楊松霖;刁波;葉英華;;鋼筋超高性能混合纖維混凝土梁力學(xué)性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2011年02期
4 高淑玲;徐世p
本文編號：2730772
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