超高韌性水泥基復(fù)合材料修復(fù)的帶缺口復(fù)合梁的試驗(yàn)研究.pdf

1、超高韌性水泥基復(fù)合材料(UltraHighToughnessCementitiousComposites，簡(jiǎn)稱UHTCC)是一種新型高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，具有卓越的韌性和優(yōu)良的耐久性能，已被成功地應(yīng)用于許多實(shí)際工程。當(dāng)該材料用于結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)和加強(qiáng)時(shí)，除了各自基本的材料力學(xué)性能外，它們之間的交界面的粘結(jié)性能、加載后的裂縫擴(kuò)展行為也是結(jié)構(gòu)維修設(shè)計(jì)中的亟待解決的問(wèn)題?；诖?，本文通過(guò)不同形式的復(fù)合梁試驗(yàn)，著重研究了不同材料之間的交界面的

2、粘結(jié)性能以及裂縫擴(kuò)展條件，同時(shí)亦對(duì)復(fù)合梁的變形性能，承載能力以及能量吸收能力進(jìn)行了分析，完成了以下工作： 1.首先介紹了超高韌性水泥基復(fù)合材料的發(fā)展背景，以及國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀。對(duì)其自身優(yōu)越的裂縫控制能力進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述和介紹。 2.介紹了美國(guó)密歇根大學(xué)維克多·李教授以及其科研團(tuán)隊(duì)對(duì)超高韌性水泥基復(fù)合材料的試驗(yàn)研究，同時(shí)介紹了以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的裂縫控制理論的概念，理論分析所預(yù)測(cè)的現(xiàn)象，試驗(yàn)構(gòu)件的尺寸設(shè)置要求以及理論依據(jù)。

3、 3.以上述裂縫控制斷裂理論為指導(dǎo)，進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)選用不同建筑材料，包括UHTCC、鋼纖維混凝土、高強(qiáng)砂漿以及混凝土分別作為修復(fù)材料，與帶缺口的混凝土基體構(gòu)成復(fù)合梁，在同種荷載條件下，試驗(yàn)研究了復(fù)合梁的彎曲力學(xué)性能及加載后的裂縫擴(kuò)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，分析試驗(yàn)現(xiàn)象可知，UHTCC具有明顯的變形、承載以及能量吸收能力和優(yōu)越的裂縫控制能力。 4.通過(guò)設(shè)置不同的基體表面形式，構(gòu)件的初始條件發(fā)生了改變，在同樣的荷載條件下

4、，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以了解基體表面一交界面的不同形式對(duì)修復(fù)體系的力學(xué)性能影響情況，從而可知何種待修復(fù)基體表面形式更利于構(gòu)件性能的發(fā)揮。 5.通過(guò)不同的減粘區(qū)長(zhǎng)度設(shè)置，改變了復(fù)合梁的斷裂韌度，在四點(diǎn)彎曲加載的試驗(yàn)條件下，不同的減粘區(qū)長(zhǎng)度，改變了構(gòu)件的初始裂縫長(zhǎng)度，改變了復(fù)合梁結(jié)構(gòu)的初始斷裂韌度，通過(guò)構(gòu)件的變形能力、承載能力以及能量吸收能力的對(duì)比，可以得到最適宜的構(gòu)件減粘區(qū)長(zhǎng)度，使構(gòu)件的變形能力以及承載能力、能量吸收能力同步提高。

5、 6.本文還選用UHTCC材料作為帶缺口的復(fù)合梁的基體，使用UHTCC材料對(duì)其自身進(jìn)行了修復(fù)復(fù)合梁的試驗(yàn)性能研究，設(shè)置了不同的減粘區(qū)長(zhǎng)度，通過(guò)試驗(yàn)可知，該組復(fù)合梁的承載能力整體較高，變形能力以及能量吸收能力都較大，但是，就該組內(nèi)部不同形式的復(fù)合梁對(duì)比可知，減粘區(qū)長(zhǎng)度為50mm的復(fù)合梁仍然具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 7.上述的試驗(yàn)結(jié)果都對(duì)裂縫控制斷裂理論進(jìn)行了驗(yàn)證，表明在帶有初始減粘區(qū)的復(fù)合梁中，如果選用的上層材料自身具有R曲線特征，則