纤维增强水泥基复合材料(ECC)面层加固砌体墙的压剪性能研究

为研究纤维增强水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)加固砌体结构后的压剪性能,对1片未加固砌体墙和6片ECC面层加固砌体墙进行了对角加载试验,分析了单、双面加固形式和面层厚度对墙体抗剪承载力的影响。进行了ECC加固砌体墙有限元模拟,与试验结果对比并进行参数分析。结果表明:ECC面层可显著提升砌体墙的抗剪承载力和变形性能,改善墙体的抗震性能;面层厚度、砂浆强度、ECC抗拉强度参数对墙体承载力影响显著,可为实际工程设计参数选取提供理论基础。提出了满足现有规范对墙体变形限值要求的ECC材料延伸率需求,以期为ECC加固砌体结构基于性能的抗震设计提供初步的理论支撑。

机制砂高延性工程水泥基复合材料(ECC)的性能研究

采用双因素方差分析法,研究了水胶比(0.30、0.35、0.40)和砂胶比(0.35、0.45、0.55)对工程水泥基复合材料(ECC)抗压和抗折强度的影响,优选出了最佳水胶比和砂胶比。在此基础上,研究了PVA纤维体积掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和机制砂掺量(0、50%、100%)对ECC弯曲韧性的影响,并采用非线性回归法建立了预测模型。结果表明:ECC的最佳水胶比和砂胶比分别为0.30和0.55;掺入适量机制砂能在一定程度上提高ECC的峰值挠度,改善ECC的弯曲韧性;当PVA纤维体积掺量为2.0%、机制砂掺量为50%时,ECC的各项弯曲韧性指标相对最优;建立的机制砂高延性ECC峰值抗弯强度和峰值挠度预测模型的拟合精度较高,具有一定的适用性。

用纳米压痕技术表征超高韧性水泥基复合材料(ECC)的裂缝自愈合特性

为了探究ECC裂缝自愈合体系中不同物相的微观力学性能,应用纳米压痕技术对经历10个干湿循环环境后裂缝自愈合ECC体系中不同物相的荷载-位移、接触刚度-位移、弹性模量及硬度进行了研究。结果表明:当荷载相同时,压入深度大小顺序为:纤维>ITZ>SHP>基体>粉煤灰>砂子;接触刚度与压入深度近似呈线性关系;粉煤灰和砂子的弹性模量及硬度是体系中最高的,远远高于其他相,其次是基体,接下来是SHP、ITZ,最差的是纤维。

高强钢绞线网-水泥基复合材料抗弯加固RC梁试验研究

ECC是一种经过微观力学设计、在拉伸和剪切荷载下呈现高延性的纤维增强水泥基复合材料。将ECC替代现有钢筋混凝土结构加固方法中高强钢绞线网-聚合物砂浆中的聚合物砂浆,能有效提升结构的耐久性。本文对4根采用高强钢绞线网-ECC加固的钢筋混凝土(RC)梁,4根采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的RC梁以及1根未加固RC梁进行了受弯性能试验。结果表明,采用高强钢绞线网-ECC加固方法能够有效地提升RC梁的受弯承载力及刚度,但延性会有所降低。相较于高强钢绞线网-聚合物砂浆加固方法,ECC加固层较聚合物砂浆加固层具有更好的裂缝限制能力,裂缝细而密,表现出了优越的加固效果。

绿色高性能水泥基复合材料加固火损RC柱抗震性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料是一种用大掺量粉煤灰替代水泥的改性工程水泥基复合材料,具有优异的延性与抗震耗能能力。为解决火灾后RC柱抗震等问题,提出采用GHPFRCC材料加固方法。对采用GHPFRCC材料加固RC柱进行拟静力试验,并采用OpenSees有限元软件进行数值模拟,通过对比模拟结果与试验结果,验证有限元分析的可靠性。结果表明:滞回曲线、骨架曲线的试验值和模拟值整体吻合,极限承载力的偏差不大;与未加固RC柱相比,经过加固后的RC柱变形能力明显增加,加固后极限承载力提高26.63%,极限位移提高12.5%,后期水平荷载退化速率降低,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优秀。同时使用OpenSees进行参数分析可知,为了保证RC加固柱的延性与承载力,必须控制轴压比,建议GHPFRCC置换高度大于1/3柱高。

纤维增强水泥基复合材料面层加固砖墙抗震性能试验研究

以无圈梁构造柱砖墙为研究对象,对比了采用不同形式的纤维增强水泥基复合材料面层加固后砖墙的抗震性能。共开展了1片未加固砖墙、4片纤维增强水泥基复合材料加固砖墙和1片钢筋网水泥砂浆加固砖墙的伪静力试验。结果表明,采用纤维增强水泥基复合材料面层加固砖墙可以显著提高砖墙的承载能力和变形能力;单面全墙面面层加固对原墙体抗震性能的提升最为显著,加固后砖墙的承载能力和极限变形能力分别是原墙体的1.89倍和1.96倍;单面圈梁构造柱位置条带式面层加固与钢筋网水泥砂浆面层加固相比,可更有效地提高砖墙的承载能力和变形能力。基于试验结果,提出了不同加固形式下砖墙受剪承载力计算公式,计算值与试验值的最大误差约8.1%。采用有限元方法对加固砖墙的受力性能进行了数值分析,得到的极限承载力与试验结果较为吻合。工程实际应用中,建议优先选用单面全墙面面层加固。

混杂聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能

目前配置ECC(engineered cementitious composites,ECC)的聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol,PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高.国产PVA价格合理,但国产PVA-ECC的拉伸延性有限,为了进一步提高水泥基复合材料的拉伸延性,兼顾应用成本,将国产PVA纤维和日本产PVA纤维以一定的比例混合,配制混杂PVA-ECC,为实际工程结构性能提升提供更多的材料选择.首先基于微观力学模型,确定混杂PVA-ECC中PVA纤维的体积分数,对设计的5组不同配合比的混杂PVA-ECC试件进行四点弯试验、单轴拉伸试验及单轴压缩试验,确定混杂PVA-ECC的较优配合比.最后对典型配合比ECC进行性能和成本对比分析,提出了低成本、较低拉伸性能的配合比M7,中等成本、较高拉伸性能的配合比M17和高成本、高拉伸性能的配合比M21等3个具有代表性的配合比,供实际工程根据结构性能的需要进行选择.采用混杂PVA纤维配置ECC,可降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能.

超高韧性水泥基复合材料自愈合研究进展

在总结了最近几年国内外相关研究进展的基础上,对超高韧性水泥基复合材料(ECC)及裂缝自愈合进行了综述。着重介绍了裂缝自愈合的最大允许宽度限值以及自愈合机制。提出利用ECC所独具的对裂缝宽度的可控性及紧密细小的微裂纹、较低的水胶比及矿物掺合料的二次水化效应可实现其良好的自愈合特性。最后指出该研究领域所面临的挑战及今后的研究方向,为ECC裂缝自愈合的研究提供有价值的理论参考。

粉煤灰细度对超高韧性水泥基复合材料性能的影响

为了探究粉煤灰细度对超高韧性水泥基复合材料(ECC)性能的影响,设计对比三组由不同细度粉煤灰制作的ECC试件的抗拉及抗压试验性能,并进行了灰色关联度分析。结果表明:ECC的拉伸应变与粉煤灰细度之间不呈简单的线性关系;对于ECC的抗压强度,其主导因素并非是粉煤灰的细度,而是粉煤灰的活性。在特定条件下,通过改变粉煤灰的细度,可以在不影响基体强度的情况下改善ECC的延性。

沙漠砂制备工程水泥基复合材料单轴拉伸性能分析

工程水泥基复合材料(简称ECC)具有应变硬化、多裂缝开展、高延性和高韧性特性,砂的工程性质与粉煤灰对于ECC是同等重要的组成部分。针对ECC工程造价高、河砂资源匮乏的问题,本文以原状毛乌素沙漠砂部分或全部替代河砂,以聚乙烯醇纤维(PVA)为阻裂材料,制备工程水泥基复合材料(简称PVA-DSECC)。试验研究了水胶比、砂胶比、沙漠砂替代率及龄期(28d、56d、90d)等因素对PVA-DSECC材料单轴受拉应力-应变曲线、弹性模量、开裂强度、稳定开裂强度、抗拉强度、极限拉应变及裂缝控制能力等单轴拉伸性能的影响,结果表明:原状毛乌素沙漠砂可以完全替代水洗河砂制备ECC,其单轴拉伸性与河砂制备ECC性能相近,能满足工程应用要求。

基于水泥基复合材料的混凝土梁修复加固研究

为改善混凝土梁修复加固效果,文章提出使用钢筋和聚乙烯醇混合纤维增强水泥基复合材料(SPH-ECC)和嵌入式钢筋对钢筋混凝土(RC)梁进行加固。通过四点弯曲试验对上述加固方法的加固效果进行研究,并比较了未加固试验梁和加固试验梁在四点弯曲试验下的破坏模式、荷载-挠度曲线、开裂模式、界面黏结滑移、应变分布的区别。试验结果表明:水泥基复合材料改变钢筋混凝土之间的界面黏结滑移行为,SPH-ECC水泥基复合材料提高了梁的裂缝宽度控制能力。研究结果表明:SPHECC有效改善了混凝土的力学性能,可为混凝土梁修复提供参考。

水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件界面粘结性能研究进展

采用水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件可提高其整体性,改善构件刚度、承载力和耐久性能。本文对水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件的界面粘结机理和界面粘结理论模型的研究成果进行了归纳和总结,分析了不同界面粗糙度、混凝土强度及界面剂对粘结性能的影响,指出了水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件的界面粘结性能需进一步研究的方向。

用水泥基复合材料对混凝土结构进行抗剪加固

目前在桥梁加固中,几乎都采用环氧树脂作为粘结剂,但由于它与混凝土之间力学性能的巨大差异和温度不相容性而存在着一些弊病。用水泥基材料作为粘结剂,则由于它们的"亲缘"关系,相处更和谐,受力更协调。用水泥基复合材料作为碳纤维的粘结剂,开拓了桥梁加固的新途径。

不同环境对超高韧性水泥基复合材料裂缝自愈合的影响

通过对超高韧性水泥基复合材料(ECC)预加不同程度拉伸应变产生裂缝,测定自愈合过程中的共振频率(RF),探究了干湿循环(C1)、湿热循环(C2)、水(C3)及空气(C4)等不同环境对ECC裂缝自愈合的影响,为其应用于实际工程中提供了依据。结果表明:水对裂缝的自愈合起到了至关重要的作用;不同环境中RF的增长主要发生在3~7d内;10个自愈合循环后,由裂缝自愈合导致的RF的实际增长也高达近70%;不同环境中RF增长的顺序为:C3>C1>C2>C4;不同配比相比较,HFA-ECC的RF恢复值高于M45-ECC。ECC裂缝能发生明显的自愈合,具有较好的应用前景。

自修复SMA/ECC复合材料加固RC梁受弯性能试验研究

为了提高既有RC构件的承载能力、损伤自修复能力,提升其安全与使用性能,该文提出采用超弹性形状记忆合金(Shape memory alloy,简称SMA)和工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,简称ECC)复合加固钢筋混凝土梁的方法。设计并制作了4种试验梁以对比不同增强材料加固效果,通过低周单向循环加载试验,分析了不同材料加固试验梁的破坏形态、承载力、耗能性能和自修复能力等性能的影响。研究结果表明:SMA/ECC复合加固梁不仅提高了承载能力,且具有较好的延性和变形能力,同时具有优越的自修复性能。考虑ECC拉伸应变硬化特性,建立了ECC加固梁的受弯承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好。

应变硬化水泥基复合材料-SHCC韧性性能试验研究(英文)

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易开裂的主要原因之一。高模量PVA纤维可增强基材韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,改善结构耐久性。通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和配比SHCC的力-变形曲线并用CON-SOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能降低。甲基纤维素使SHCC脆性增大。加载速率降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。SHCC砂子最大粒径高于ECC,虽达不到后者的最大拉应变,但可降低成本并满足工程需要。韧性性能研究给出了基于耐久性能优化设计和评定SHCC的实用方法。

超高性能水泥基复合材料(UHPC)在槽型梁桥面板加固工程中的应用

目前高速公路桥梁由于超载、养护不到位等因素,陆续出现各种病害,而传统加固方法存在加固困难、效果不理想等问题。介绍采用超高性能水泥基复合材料(UHPC)对桥梁结构加固的新技术,研究UHPC组合构件的结构计算方法。这种加固新技术可在不中断交通的情况下,对原有结构影响最小,有效改善结构状况,具有一定的推广价值。

高延性水泥基复合材料在混凝土防渗加固中的应用

在外力、温度变化等作用下,混凝土材料易开裂继而导致渗水,对建筑的安全性、使用性与耐久性均会产生不利影响。高延性水泥基复合材料具有延性高、裂缝细密等特点,是一种出色的防渗加固材料。基于此,调研了防渗加固现状与高延性水泥基复合材料在防渗加固中的工程应用现状,通过试验验证了高延性水泥基复合材料极高的延性与细密的开裂模式,并通过计算验证了其远超普通混凝土的抗渗性能。这为其在防渗加固中的应用提供技术支撑。

用水泥基复合材料加固混凝土梁

近几十年来，用”纤维增强聚合物”（FRP）对混凝土桥梁进行加固以改善其抗弯抗剪性能的做法，已经非常普遍。对它的加固效果和受力特点已有深入的研究和广泛实践。而且有很多国家还制定了相关规范。这种材料的主要优点是重量轻、强度高、抗腐蚀、质地柔软、

玄武岩纤维及其增强水泥基复合材料研究进展

玄武岩纤维是一种新型无机绿色环保高性能纤维材料。综述了玄武岩纤维及其玄武岩纤维增强水泥基复合材料(basalt fiber reinforced cement-based composite)国内外最新研究进展,简要介绍了玄武岩纤维国内外研究进展,玄武岩纤维表面处理技术对界面性能的影响以及对提高复合材料整体性能的必要性,并重点介绍了玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能研究和纤维增强机理以及玄武岩纤维水工混凝土及BFRP加固应用。最后对玄武岩纤维增强水泥基复合材料的发展研究方向进行了展望。