【摘要】：高韌性水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composites,簡寫為ECC)相對于普通混凝土材料具有較高的極限拉伸應(yīng)變能力。由于ECC的力學(xué)性能嚴重依賴于原材料性能,而各地材料的性能均有差異,同時更重要的是ECC性能的優(yōu)異性主要由配合比進行控制,所以進行ECC配合比設(shè)計至關(guān)重要。本研究基于云南昆明地區(qū)材料和工業(yè)廢料,采用基于微觀力學(xué)和斷裂力學(xué)模型(Micro-Mechan-ics and Fracture Mechanics,簡稱MMFM)的配合比設(shè)計方法和均勻試驗設(shè)計方法(Uniform Design Experimentation Method,簡稱UDEM)與ACE(Alternating Conditional Expectations,簡稱ACE)非參數(shù)回歸分析(Non-Parametric Regressio-n Analysis,簡稱NPRA)相結(jié)合的配合比設(shè)計方法進行ECC配合比設(shè)計。相對于目前廣泛采用的粗放式配合比列表法、絕對體積法、全面試驗設(shè)計法和正交試驗法的材料配合比設(shè)計方法,采用MMFM配合比設(shè)計方法和UDEM-ACE配合比設(shè)計方法具有更好的理論性和科學(xué)性。其中,MMFM配合比設(shè)計方法在水泥基質(zhì)和纖維參數(shù)的選擇上具有更好的理論和科學(xué)依據(jù)。由于MMFM配合比設(shè)計方法對試驗儀器、試驗過程、試驗樣本數(shù)有較高的要求;同時此方法只能基于ECC預(yù)定試驗?zāi)繕?biāo)進行配合比設(shè)計,不能基于某地區(qū)特定材料進行ECC配合比優(yōu)化設(shè)計。為了實現(xiàn)基于云南昆明地區(qū)材料ECC配合比優(yōu)化設(shè)計,本研究繼續(xù)采用UDEM-ACE配合比設(shè)計方法進行ECC配合比設(shè)計。UDEM-ACE配合比設(shè)計方法可以實現(xiàn)以設(shè)計目標(biāo)為導(dǎo)向的材料配合比優(yōu)化設(shè)計,提高試驗效率并在相同的試驗條件下降低試驗成本�；赨DEM-ACE配合比設(shè)計方法,本研究首先分析并獲得了基于云南昆明地區(qū)材料的ECC最優(yōu)配合比范圍:W/B在0.35~0.42之間,S/B在0.25~0.3之間,F/B在0.02附近。然后通過軸心抗壓試驗、軸心抗拉試驗和薄板四點彎曲試驗進行ECC最優(yōu)配合比試驗驗證。得到ECC的極限拉伸應(yīng)變在3.8%~6.7%之間,與普通混凝土極限拉伸應(yīng)變(約為0.01%)相比,是普通混凝土的300~600倍。同時,隨機抽樣的5組配合比的斷裂能為2546.78~5980.43 N/m,是普通混凝土斷裂能(約為200~300 N/m)的10~20倍。同時,本研究對在優(yōu)化配合比范圍中的ECC試件采用掃描電子顯微鏡儀器隨機檢測纖維分散情況,驗證了本研究提出的ECC配合比及拌和工藝具有較好的可行性,為基于云南昆明地區(qū)材料ECC配合比及其拌合工藝的應(yīng)用提供一定的參考價值�；赨DEM-ACE方法的ECC配合比優(yōu)化設(shè)計,為其他地區(qū)的ECC配合比優(yōu)化設(shè)計以及其他水泥基材料配合比設(shè)計提供了一定的理論及實踐指導(dǎo)意義。
【圖文】：

圖 2.2 ECC 拉拔試驗樣本 圖 2.3 單根纖維-基體拉拔試驗裝置由于單根纖維-拉拔試驗對試驗樣本的制作、試驗儀器和試驗設(shè)備的操作有著較高的要求，基于本研究試驗條件的限制，沒有進行纖維-基體拉拔試驗。所以本試驗纖維-基體之間參數(shù)根據(jù) Victor. C Li[37]的纖維-基體拉拔試驗確定纖維基體參數(shù)。其中，選擇摩擦粘結(jié)強度 為 2MPa，滑移-硬化系數(shù) β 為 1.4，纖維-界面緩沖因子 g=2。根據(jù)文獻[34]和[36]提供的纖維臨界嵌固長度 Lc和纖維長徑比的計算公式進行驗算，本試驗選擇的纖維長度和長徑比滿足要求。本試驗根據(jù)臨界纖維體積分數(shù)式（2.6）計算得到臨界纖維體積摻量為 0.9%，選擇纖維體積摻量為 1%進行試驗�？梢猿醪降玫� ECC 的配合比，如表 2.3 所示：表 2.3 基于云南昆明地區(qū)材料的 MMFM-ECC 配合比設(shè)計配合比（質(zhì)量比）水泥 I 級粉煤灰 石英砂 水灰比 減水劑纖維體積摻量

圖 2.2 ECC 拉拔試驗樣本 圖 2.3 單根纖維-基體拉拔試驗裝置由于單根纖維-拉拔試驗對試驗樣本的制作、試驗儀器和試驗設(shè)備的操作有著較高的要求，基于本研究試驗條件的限制，沒有進行纖維-基體拉拔試驗。所以本試驗纖維-基體之間參數(shù)根據(jù) Victor. C Li[37]的纖維-基體拉拔試驗確定纖維基體參數(shù)。其中，，選擇摩擦粘結(jié)強度 為 2MPa，滑移-硬化系數(shù) β 為 1.4，纖維-界面緩沖因子 g=2。根據(jù)文獻[34]和[36]提供的纖維臨界嵌固長度 Lc和纖維長徑比的計算公式進行驗算，本試驗選擇的纖維長度和長徑比滿足要求。本試驗根據(jù)臨界纖維體積分數(shù)式（2.6）計算得到臨界纖維體積摻量為 0.9%，選擇纖維體積摻量為 1%進行試驗�？梢猿醪降玫� ECC 的配合比，如表 2.3 所示：表 2.3 基于云南昆明地區(qū)材料的 MMFM-ECC 配合比設(shè)計配合比（質(zhì)量比）水泥 I 級粉煤灰 石英砂 水灰比 減水劑纖維體積摻量
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：2623890