【摘要】：纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composite)是一種新的亂向短纖維增強(qiáng)的水泥基材料,具有應(yīng)力應(yīng)變硬化特性、較高的抗拉強(qiáng)度和優(yōu)異的裂縫控制能力。ECC在多縫開裂形式下,達(dá)到極限拉應(yīng)變時(shí),裂縫寬度小于0.1mm。因此,ECC作為修補(bǔ)材料替換結(jié)構(gòu)受損區(qū)域,在提高結(jié)構(gòu)承載力、改善結(jié)構(gòu)耐久性等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前,國內(nèi)外對二者粘結(jié)影響因素的研究不夠全面,對界面粘結(jié)機(jī)理的探討也較少,尚未建立適合的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。本文在前人和課題組相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,通過ECC/既有混凝土抗拉、抗剪(斜剪、直剪)試驗(yàn),測定二者的粘結(jié)強(qiáng)度、加載端和自由端的粘結(jié)滑移曲線,分析了粗糙度、界面劑、既有混凝土強(qiáng)度、ECC強(qiáng)度對二者粘結(jié)性能的影響,揭示了ECC與既有混凝土的粘結(jié)機(jī)理,并構(gòu)建了界面粘結(jié)模型和粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。通過對試驗(yàn)結(jié)果的整理和分析,主要結(jié)論如下:(1)粗糙度和界面劑對界面粘結(jié)性能影響較大。一定范圍內(nèi),粘結(jié)強(qiáng)度與粗糙度成二次關(guān)系,界面最佳的粗糙度為3-4mm。硅灰和膨脹劑可有效解決水泥凈漿存在的后期收縮問題,使界面更為致密,同等情況下E型界面劑可以使界面的抗拉和抗剪強(qiáng)度提高40%和50%以上。粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土、ECC的抗壓強(qiáng)度增大而增大,但總的來說,增大的幅度較小。(2)建立ECC/既有混凝土軸拉、斜剪、直剪狀態(tài)下粘結(jié)強(qiáng)度的多因素計(jì)算公式,理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高,可為工程實(shí)際應(yīng)用提供參考。其中,粘結(jié)抗拉強(qiáng)度最高為1.98MPa,直剪強(qiáng)度最高為2.73MPa,斜剪狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度最高可達(dá)12.74MPa,試驗(yàn)證明,ECC更適于加固承受剪力較大的構(gòu)件或用于提高既有結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。(3)結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,建立了ECC/既有混凝土三區(qū)-三層粘結(jié)模型,把宏觀上粘結(jié)強(qiáng)度數(shù)據(jù)的分析深入到薄弱過渡層——既有混凝土-界面劑過渡層的研究上,在此基礎(chǔ)上,分析粗糙度、界面劑、既有混凝土強(qiáng)度、ECC強(qiáng)度等因素對界面粘結(jié)的影響機(jī)理。高倍光學(xué)顯微鏡的觀察結(jié)果表明,模型能夠和試驗(yàn)和觀察結(jié)果相吻合。(4)依據(jù)直剪試驗(yàn)中測定的粘結(jié)滑移曲線,建立了能描述ECC/既有混凝土粘結(jié)-滑移全過程的本構(gòu)關(guān)系模型,其粘結(jié)滑移可以分為四個(gè)階段:彈性階段、彈塑性階段、塑性強(qiáng)化階段和破壞階段。對試驗(yàn)曲線進(jìn)行擬合、計(jì)算,經(jīng)驗(yàn)證,模型與試驗(yàn)曲線吻合良好。
【圖文】：

第二章 ECC 與既有混凝土抗拉性能試驗(yàn)研究點(diǎn)彎、薄板拉伸的測試方法，測試了 ECC 試件的延展性，，加載方式和尺寸如圖 2示。試驗(yàn)中，ECC 薄板抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)到 5MPa。四點(diǎn)彎試驗(yàn)曲線如圖 2-2 所示

圖 2-2 ECC 薄板四點(diǎn)彎試驗(yàn)中位移與荷載曲線材料中常使用與新澆混凝土同水灰比的水泥凈漿及改性水泥漿材料作泥基界面劑不僅易于制取，在實(shí)踐中也取得了比較好的粘結(jié)效果在二次水化反應(yīng)和顆粒細(xì)小的特點(diǎn)，它的平均粒徑比水泥小，硅了漿體的孔結(jié)構(gòu)，使大孔(大于 0.1 μ m)減少、小孔(小于 0.05 μ還使?jié){體中 Ca(OH)2減少，結(jié)晶細(xì)化，并使其結(jié)晶程度變?nèi)�，�?xì)顆顆�？紫堕g，也使?jié){體更為密實(shí)。同時(shí)硅粉還可以大大減少新鮮而減少界面水分的新舊混凝土界面粘結(jié)強(qiáng)度的研究積聚，改善界在水泥漿或水泥砂漿中摻入膨脹劑，減少漿體的收縮。膨脹劑主明礬石、硫酸鋁、石膏、外加劑、硫酸鈣等組分經(jīng)混合磨細(xì)加工使混凝土膨脹，一般的內(nèi)摻為水泥重量的 10%-12%[52]。期的研究工作，本文選用六種界面劑，具體分類如下所示：
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2672683