超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。     

超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能

研制了采用高强高弹模聚乙烯醇纤维作为增强材,以精制水泥砂浆为基体的超高韧性水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和抗裂性能。试验结果表明,该材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右。拉伸和弯曲试验测得的极限拉伸应变在3％以上,平均裂缝间距1mm左右。其抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲断     

超高韧性水泥基复合材料干缩性能及其对抗裂能力的影响

新近研制的超高韧性水泥基复合材料（Ultra High Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC,国外称之为Engineered Cementitious Composites，简称ECC）具有优良的韧性和能量吸收能力，在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性。本文通过干燥收缩试验，在与素混凝土、纤维混凝土进行对比的基础上，评价了UHTCC的干缩性能。试验结果表明：UHTCC的干缩主要发生在早期；早期的湿养护可避免UHTCC水分的过快蒸发，减小其干缩速度，但是却使其最终的干缩值大大增加；PVA纤维对UHTCC的干缩值影响不大。通过抗裂能力参数，结合已完成的约束收缩试验结果，对较大的干缩量并不有利约束条件下材料抗裂能力的传统概念进行了修正，指出对修复材料来说干缩量的大小仅仅表征了材料性能的一个物理参数，决定其材料抗裂能力的是其非线性变形能力的大小。最后给出了符合UHTCC干缩变形的收缩表达式。     

超高韧性水泥基复合材料干缩性能及其对抗裂能力的影响

新近研制的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)具有优良的韧性和能量吸收能力,在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性。本文通过干燥收缩试验,在与素混凝土、纤维混凝土进行对比的基础上,评价了UHTCC的干缩性能。试验结果表明:UHTCC的干缩主要发生在早期;早期的湿养护可避免UHTCC水分的过快蒸发,减小其干缩速度,但是却使其最终的干缩值大大增加;PVA纤维对UHTCC的干缩值影响不大。通过抗裂能力参数,结合已有的约束收缩试验结果,对较大的干缩量并不有利约束条件下材料抗裂能力的传统概念进行了修正,指出对修复材料来说干缩量的大小仅仅表征了材料性能的一个物理参数,决定其材料抗裂能力的是其非线性变形能力的大小。最后给出了符合UHTCC干缩变形的收缩表达式。     

钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能

随着对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)各种基本性能的深入研究,UHTCC逐渐被使用和推广。为了探究纤维掺量对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)梁抗剪性能的影响,文中对3根不同纤维含量的RUHTCC梁进行了集中加载受弯试验,从破坏模式、裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切承载力、最小配箍率几个方面报道了纤维掺量的影响。试验结果表明:所有试验梁均发生典型的剪切破坏,随着纤维参量的增大,RUHTCC梁的剪切开裂荷载、极限抗剪承载力都有所提高。RUHTCC梁面产生的裂缝细密,在正常使用状态下,梁最大斜裂缝宽度小于0.2 mm。更多还原     

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:C3C1C2C4;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。     

基于MCFT理论的超高韧性水泥基复合材料简支梁抗剪性能研究

简要介绍了全新的抗剪分析方法——修正压力场理论(MCFT),并将该理论应用于超高韧性水泥基复合材料梁抗剪性能研究分析中。在此基础上建立了钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)梁在弯剪复合作用下的截面分析模型;根据计算模型编制了程序,并利用该程序对UHTCC材料梁进行抗剪承载力的理论计算;同时对UHTCC梁试件进行加载试验,并将理论值与试验值进行了对比,结果显示两者较为吻合,表明MCFT理论能够较好地分析超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能。进一步研究表明:UHTCC材料简支梁中的箍筋一般能够达到屈服状态,能够承担裂缝间的应力;MCFT理论计算值能反映箍筋受力的实际情况,该理论可用于对UHTCC材料梁抗剪承载力的理论计算。     

PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的室内研究及现场试验

针对新安江电站厂房顶溢流面抗冲磨防护材料长期在湿热的水中浸泡的环境条件(高温、高湿、振动、高速水流冲蚀),本文选用聚乙烯醇纤维(PVA)超高韧性水泥基复合材料进行了室内性能试验,试验表明,该材料28 d龄期极限拉伸应变可达到2.61%、拉伸强度为3.75 MPa、抗折强度为12.3 MPa,28 d和90 d抗压强度分别为29.1 MPa和44.9 MPa,热水浸泡条件下试件的拉伸强度、抗压强度和抗折强度均有较大提高。通过现场试验,研究了PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的拌和、抹面及二次收光、养护等施工工艺,为该材料在溢流面及泄洪道的大面积抗冲磨防护提供了经验。     

超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料(ECC)是一种纤维增强水泥复合材料,在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力,使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展,总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点,并与普通混凝土进行了对比。研究发现：目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分,基于此提出了几个未来研究方向。     

喷射UHTCC与混凝土界面的Ⅱ型断裂试验研究

使用喷射超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC)加固和修补水工混凝土结构具有广阔的应用前景。为评估加固效果,采用喷射UHTCC和既有混凝土制备成的两端无切口剪切型断裂复合试件,开展单边加载剪切型断裂试验,测试两种材料的界面剪切型断裂韧度。对既有混凝土表面分别采用高压水枪冲洗、人工凿毛和涂抹界面剂三种不同的处理方法,并对比研究喷射UHTCC和浇筑UHTCC两种施工工艺,探究不同因素对复合试件界面剪切型断裂韧度的影响。试验结果表明:喷射UHTCC与既有混凝土之间黏结性能良好;界面粗糙度对界面剪切型断裂韧度无显著影响;涂抹界面剂会使界面剪切型断裂韧度显著下降;喷射UHTCC制备的复合试件其界面剪切型断裂韧度高于浇筑UHTCC制备的复合试件。喷射UHTCC技术可对水工混凝土结构进行有效的加固和修复。     

超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究

超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,简称UHTCC)是一种具有超高韧性和良好耐久性能的新型混凝土材料,能够有效控制水工结构中有害裂缝的发生,提高结构耐久性。本文对标准立方体和4组不同高厚比UHTCC棱柱体试件的压缩性能进行了试验研究,得到了受压应力-应变全曲线。结果表明,UHTCC抗压性能的尺寸效应规律有别于普通混凝土。抗压峰值应变(名义应变)与真实应变关系紧密,具有近似的比例关系;高厚比大于1时,高厚比对UHTCC棱柱体强度影响不大,有别于普通混凝土棱柱体试验结果;高厚比对UHTCC棱柱体峰值应变有较大影响,在一定程度上反映了环箍效应的作用。最后,在试验结果与分析的基础上提出了一个适用于不同高厚比的UHTCC压缩应力-应变模型。     

高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料力学特性及其应用

基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite-ECC）是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料。本文介绍了近期通过改进传统ECC基材，研制的低收缩ECC材料的主要力学特性，包括干燥性能，单轴拉伸与单轴压缩性能，弹性模量与极限拉压应变等主要力学参数。并与传统ECC相关性能作了对比。试验结果显示，采用低收缩基材的ECC的28d干燥收缩值分别为传统ECC干燥收缩值的0.12-0.20。单轴拉伸结果表明，采用低收缩基材的ECC的极限应变、裂纹宽度等参数与传统ECC相比，也有了明显的改进。在0.55-0.25范围内调整水胶比可以制备出抗压强度为20-60MPa，并保持应变硬化和多点开裂特性不变的水泥基复合材料。除拉伸时表现出显著的塑性变形外，在抗压试验中, 这种ECC材料在压应力峰值过后也同样表现出明显的类似于金属材料屈服的塑性变形特性。     

利用模拟海砂制备超高性能混凝土的性能研究

采用3.5％的NaCl溶液浸泡河砂得到模拟海砂,将模拟海砂和真实海砂替代河砂制备出超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC),对不同UHPC的流动度、抗压强度、氯离子扩散系数进行测试.结果表明,真实海砂的加入使UHPC流动度略微降低,替换后具有较高的抗压强度,最高可达13...     

GIS超高频和超声波局放检测技术的综合应用

介绍了GIS超高频和超声波局部放电检测技术原理,并对两种方法的优缺点进行了比较,提出了应用超高频进行定性分析、利用超声波进行定位检测的综合检测方式。通过两种检测技术的综合应用,分析银川110 kV变电站GIS局部放电特征,诊断其放电类型并进行放电源定位。现场经验表明：超高频和超声波局放检测技术的综合应用,能够快速准确地实现GIS设备局部放电的检测和定位。     

多重梁式高位转换体系受力性能分析

由于上部建筑要求的限制,主梁转换有时不能满足要求,因此需要采用多重梁式转换。以工程实例为背景,采用两种结构分析软件,对多重梁式转换体系中转换主梁及转换次梁的受力性能进行分析。通过分析,明确了多重梁式转换结构体系的传力途径,证明了这种转换形式在低烈度地区的可行性,针对这种转换形式在工程实际中的应用提出一些建议。     

大体积混凝土胶凝材料体系水化放热规律研究

为研究低热硅酸盐水泥与大掺量矿物掺合料胶凝材料体系间水化放热规律方面的差异,采用直接法测定两者的水化放热过程,根据计算出的水化放热曲线及水化速率曲线,分析了两者在水化放热规律方面的差异;并采用Krstulovic-Dabic模型3个时期的积分方程进一步对比分析两者在水化进程方面的差异。研究结果表明试验方案中掺有矿粉的胶凝材料体系水化热前期低于低热硅酸盐水泥,而后期高于低热硅酸盐水泥;在水化放热规律方面,掺入一定掺量的矿物掺合料后,与低热硅酸盐水泥相比,初终凝时间延后,加速期与减速期延长;在结晶成核与晶体生长(NG)时期,n值越大,水化阻力越大,初凝时间相对推后,k_NG值越大,水化速率越快,加速期越短,终凝时间相对提前,在相边界反应时期(I)与扩散时期(D),k_I,k_D越大,水化速率越快,减速期越长。研究结果为改善大体积混凝土的温度防裂性能提供参考。     

混凝土高温处理后的力学性能试验研究

文中选取强度等级为C40的混凝土为研究对象,经过计算和试配最终确定混凝土配合比,并研究分析混凝土试件在正常温度和高温处理后的抗压强度、劈拉强度、轴压强度及弹性模量。结果表明:正常温度条件下试件可以满足实际工程所要求的力学性能;而在不同温度高温处理后自然冷却至常温时,混凝土的力学性能均有一定程度的降低,且作用温度越高,降低幅度越大。