超高韌性水泥基復(fù)合材料試驗研究.pdf

1、超高韌性水泥基復(fù)合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites，簡稱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2.5％體積率的短纖維增強，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“無縫混凝土”。UHTCC的開發(fā)與應(yīng)

2、用必將有助于解決我國混凝土結(jié)構(gòu)因混凝土韌性差、易開裂、開裂后裂縫寬度難以控制等缺點所引起的一系列工程難題。本文結(jié)合自然科學基金項目(50438010)和南水北調(diào)項目(JGZXJJ2006-13)開展了一系列的研究，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，利用改進的直接拉伸試驗方法測試其直接拉伸性能，并依此判定屬于UHTCC的配比。 2.依據(jù)直接拉伸試驗過程和試驗結(jié)果，合理描述UHTCC應(yīng)變硬化以及試件

3、開裂的全過程。 3.依據(jù)UHTCC直接拉伸應(yīng)力應(yīng)變試驗曲線，對UHTCC材料在極限抗拉強度之前的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進行了合理簡化，并給出了相應(yīng)的抗拉本構(gòu)方程。 4.利用雙邊對稱開口薄板直接拉伸試驗證明了UHTCC材料極限抗拉強度具有對缺口的不敏感性。 5.利用四點彎曲試驗研究了UHTCC的抗彎力學性能及在彎曲荷載條件下UHTCC材料的裂縫無害化分散能力。 6.根據(jù)UHTCC抗彎力學性能特點，在參考已有纖維混凝土

4、彎曲韌性評價方法的基礎(chǔ)上，考慮材料顯著的變形硬化特征，提出了適用于評價UHTCC的彎曲韌性評價方法。 7.關(guān)于使用四點彎曲試驗反分析確定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，而后進行的四點彎曲試驗證明了UHTCC材料是制作參與性永久性混凝土