水泥基材料的開裂現(xiàn)象是影響建筑物耐久性的關(guān)鍵問題�？刂平ㄖ锏拈_裂過程有助于延長建筑物的服役壽命,也能夠有效降低水泥基材料對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)荷,具有重要意義。應(yīng)變硬化水泥基材料(SHCC/ECC,Strain hardening cementitious composite/Engineered cementitious composite)為裂縫控制提供了新的解決思路。通過嚴(yán)格限制纖維、基體以及兩者之間界面的數(shù)量和力學(xué)性能等參數(shù),ECC呈現(xiàn)出數(shù)百倍于傳統(tǒng)混凝土的極限拉應(yīng)變以及優(yōu)異的裂縫控制能力(<100μm)。由于設(shè)計理論對ECC中組分的參數(shù)要求非常嚴(yán)苛,在隨機(jī)性的干擾下,ECC往往難以穩(wěn)定呈現(xiàn)應(yīng)變硬化性能和多縫開裂行為,目前ECC尚未獲得大規(guī)模的應(yīng)用。砂漿基體是ECC重要的組成部分,現(xiàn)有基體改善技術(shù)如人為引入大型缺陷或提高設(shè)計理論的富余系數(shù),會受到特殊原材料的限制或者對ECC的結(jié)構(gòu)和性能帶來負(fù)面影響,難以從根本上解決基體的組成、結(jié)構(gòu)和性能非均勻分布現(xiàn)象導(dǎo)致的實踐與理論間的差異性問題。本文從基體固相的均勻化角度對設(shè)計理論進(jìn)行細(xì)化,結(jié)合級配復(fù)合水泥理論對基體固相的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,降低...

【文章頁數(shù)】：202 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料(ECC/SHCC)背景介紹
    1.2 ECC設(shè)計理論現(xiàn)狀
        1.2.1 應(yīng)變硬化準(zhǔn)則
        1.2.2 裂縫開口位移-應(yīng)力關(guān)系理論模型
        1.2.3 單纖維拔出模型
        1.2.4 界面微觀力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計
        1.2.5 設(shè)計理論與實踐之間的差異——準(zhǔn)應(yīng)變硬化性能系數(shù)
        1.2.6 ECC多尺度建模
    1.3 ECC基體的設(shè)計理論、改善思路與模型構(gòu)建方法
        1.3.1 ECC基體設(shè)計理論
        1.3.2 ECC基體改善方法
        1.3.3 ECC-Lattice模型及其基體描述方法
        1.3.4 尚存問題
    1.4 本課題研究思路、內(nèi)容及意義
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 課題研究的意義
第二章 原材料與試驗方法
    2.1 原材料
        2.1.1 原材料特征
        2.1.2 原材料分選
    2.2 試件制備
        2.2.1 基體制備
        2.2.2 ECC制備
    2.3 測試與表征
        2.3.1 水化程度
        2.3.2 基體產(chǎn)物分析
        2.3.3 基體微結(jié)構(gòu)
        2.3.4 抗壓強(qiáng)度
        2.3.5 抗拉行為
        2.3.6 復(fù)合水泥漿體的斷裂韌性測試方法
        List of Symbols
第三章 級配復(fù)合水泥基ECC的設(shè)計制備與表征
    3.1 導(dǎo)論——級配復(fù)合水泥基體設(shè)計思路
    3.2 級配復(fù)合水泥基體設(shè)計
        3.2.1 級配復(fù)合水泥基ECC基本參數(shù)優(yōu)選
        3.2.2 級配復(fù)合水泥基體顆粒級配設(shè)計
        3.2.3 級配復(fù)合水泥基體斷裂韌性調(diào)控方法
        3.2.4 級配復(fù)合水泥基體配比設(shè)計
    3.3 級配復(fù)合水泥基ECC微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.1 級配復(fù)合水泥基ECC基體微觀結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 級配復(fù)合水泥基ECC基體的結(jié)構(gòu)均勻性
        3.3.3 級配復(fù)合水泥基ECC的微觀形貌
    3.4 級配復(fù)合水泥基ECC的力學(xué)性能
        3.4.1 級配復(fù)合水泥基ECC的基體斷裂韌性
        3.4.2 級配復(fù)合水泥基ECC的拉伸行為
    3.5 級配復(fù)合水泥基ECC的裂縫參數(shù)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 級配復(fù)合水泥基ECC的微觀力學(xué)研究
    4.1 引言——ECC結(jié)構(gòu)解析
        4.1.1 傳統(tǒng)ECC結(jié)構(gòu)解析
        4.1.2 級配復(fù)合水泥基ECC結(jié)構(gòu)解析
    4.2 級配復(fù)合水泥基ECC基體模型構(gòu)建方法
        4.2.1 模塊介紹
        4.2.2 試驗型復(fù)合水泥基體建模方法
        4.2.3 級配復(fù)合水泥基體建模方法
    4.3 級配復(fù)合水泥基體的力學(xué)性能參數(shù)
        4.3.1 試驗型復(fù)合水泥基體中各微觀相力學(xué)性能
        4.3.2 級配復(fù)合水泥基ECC基體力學(xué)行為分析
        4.3.3 非均勻狀態(tài)下基體收縮應(yīng)力模擬分析
    4.4 級配復(fù)合水泥基ECC中的初始缺陷——氣孔分布
        4.4.1 常見ECC基體中的初始缺陷
        4.4.2 級配復(fù)合水泥基體中的初始缺陷分布
    4.5 級配復(fù)合水泥基體-纖維界面桿單元力學(xué)行為
        4.5.1 單根纖維拔出試驗設(shè)置
        4.5.2 單纖維拔出試驗計算模型
        4.5.3 界面參數(shù)計算
    4.6 本章小結(jié)
第五章 級配復(fù)合水泥基ECC拉伸行為模擬分析
    5.1 級配復(fù)合水泥基PVA-ECC模型構(gòu)建
        5.1.1 數(shù)值化建模思路
        5.1.2 模型輸入?yún)?shù)
        5.1.3 模型邊界條件與加載演化過程
    5.2 級配復(fù)合水泥基ECC模擬拉伸行為
        5.2.1 級配復(fù)合水泥基ECC模擬抗拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        5.2.2 級配復(fù)合水泥基ECC裂縫擴(kuò)展模式
        5.2.3 級配復(fù)合水泥基ECC裂縫寬度分布
    5.3 試驗結(jié)果與模型預(yù)測結(jié)果差異分析
        5.3.1 模擬結(jié)果預(yù)測范圍
        5.3.2 模型失真原因分析
    5.4 ECC基體的優(yōu)化設(shè)計方向
        5.4.1 傳統(tǒng)基體設(shè)計方法
        5.4.2 考慮基體固相組成非均勻現(xiàn)象的基體設(shè)計方法
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 研究成果
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3752198