超高韌性水泥基復(fù)合材料試驗(yàn)研究.pdf

1、超高韌性水泥基復(fù)合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites，簡(jiǎn)稱UHTCC)是一種新型的高性能纖維水泥基復(fù)合材料，它利用不超過(guò)2.5％體積率的短纖維增強(qiáng)，使用常規(guī)的攪拌工藝便可加工成型，硬化后的復(fù)合材料具有顯著的應(yīng)變硬化特性，極限拉應(yīng)變能力在3％以上，并可以有效地將極限裂縫寬度限制在100μm以內(nèi)，有的甚至可以限制在50μm以內(nèi)，在某種意義上可稱為“無(wú)縫混凝土”。UHTCC的開(kāi)發(fā)與應(yīng)

2、用必將有助于解決我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)因混凝土韌性差、易開(kāi)裂、開(kāi)裂后裂縫寬度難以控制等缺點(diǎn)所引起的一系列工程難題。本文結(jié)合自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50438010)和南水北調(diào)項(xiàng)目(JGZXJJ2006-13)開(kāi)展了一系列的研究，主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1.配制了23組應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料，利用改進(jìn)的直接拉伸試驗(yàn)方法測(cè)試其直接拉伸性能，并依此判定屬于UHTCC的配比。 2.依據(jù)直接拉伸試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)結(jié)果，合理描述UHTCC應(yīng)變硬化以及試件

3、開(kāi)裂的全過(guò)程。 3.依據(jù)UHTCC直接拉伸應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線，對(duì)UHTCC材料在極限抗拉強(qiáng)度之前的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化，并給出了相應(yīng)的抗拉本構(gòu)方程。 4.利用雙邊對(duì)稱開(kāi)口薄板直接拉伸試驗(yàn)證明了UHTCC材料極限抗拉強(qiáng)度具有對(duì)缺口的不敏感性。 5.利用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究了UHTCC的抗彎力學(xué)性能及在彎曲荷載條件下UHTCC材料的裂縫無(wú)害化分散能力。 6.根據(jù)UHTCC抗彎力學(xué)性能特點(diǎn)，在參考已有纖維混凝土

4、彎曲韌性評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，考慮材料顯著的變形硬化特征，提出了適用于評(píng)價(jià)UHTCC的彎曲韌性評(píng)價(jià)方法。 7.關(guān)于使用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)反分析確定UHTCC的極限抗拉應(yīng)變，結(jié)合材料受彎及受拉特性，在分析JCI及UM反分析方法的基礎(chǔ)上，提出了更為合理且簡(jiǎn)單易行的反分析法。 8.使用UHTCC制作小尺寸的平板式永久性模板和U型永久性模板，用這些模板澆注混凝土復(fù)合梁試件，而后進(jìn)行的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)證明了UHTCC材料是制作參與性永久性混凝土