增强筋材-ECC粘结性能试验研究与分析

发布时间：2020-03-19 10:48

【摘要】：超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC),具有优良的抗拉性能、韧性和耐久性,可以有效解决由于混凝土脆性带来的缺陷,在实际工程中得到越来越广泛的应用;纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP),常见FRP筋包括碳纤维增强复合筋(CFRP筋)、玻璃纤维增强复合筋(GFRP筋)和玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)等,相比于钢筋,FRP筋具有高强质比、耐腐蚀等优异性能,尤其是在解决传统钢筋的锈蚀方面具有重要的替代作用,在土木各领域存在广泛应用前景。本文研究的增强筋材主要包括钢筋和FRP筋,在总结已有研究成果的基础上,结合FRP筋和ECC两者优良性能,分别对钢筋-ECC和FRP筋-ECC的粘结性能进行了研究,增强筋材-ECC粘结性能的研究对于其在实际中的推广和应用具有很重要的指导作用。本文通过单向加载试验,分析在ECC强度、增强筋材种类及直径、外部约束等影响因素下,增强筋材与ECC两者之间的粘结滑移情况,具体研究内容如下:1)对ECC的配合比和制备过程进行了介绍。从抗拉和受压两方面,分别对两种不同强度的ECC进行常规力学性能检测,并比较其与传统混凝土的差异。2)研究钢筋-ECC的粘结性能。总共设计了10个工况,合计30个单向加载试件,综合考虑ECC强度、钢筋直径、环向约束等因素,研究各因素对钢筋-ECC的粘结强度、峰值荷载滑移量、环向应变、粘结滑移曲线的影响,同时对试件的破坏模式和裂缝发展情况进行了统计分析。3)研究CFRP筋与ECC、GFRP筋与ECC的粘结性能。通过11个工况下的33个单向加载试件,综合考虑ECC强度、FRP筋直径、环向约束等因素,研究各因素对FRP筋-ECC粘结强度、峰值荷载滑移量、环向应变、粘结滑移曲线的影响,并对试件的破坏模式和裂缝发展情况进行了统计分析。4)在已有粘结滑移本构关系的基础上,利用本文试验数据,分别对钢筋、CFRP筋、GFRP筋与ECC的粘结滑移曲线进行了拟合分析,并对各本构关系的拟合效果进行了对比评价。
【图文】：

单轴拉伸,裂缝宽度,应力-应变曲线,混凝土

利促进了混凝土裂缝的发展，最终导致构件承载力降低锈蚀问题，国内外学者提出了不少解决措施，其中利用rced Plastics, 简称 FRP 筋)替代钢筋是一种行之有效的方具有抗腐蚀、高强质比等优异性能，当前 FRP 筋正在朝发展[6]，应用于工程中可有效提高结构的耐久性和承载本，在建筑、水利工程、隧道工程、海洋工程以及其它在广泛应用前景。土的易开裂问题，与新型材料复合化以改善混凝土的脆性。以水泥、沙和矿粉等材料作为基底，加入乱向纤维组Engineered Cementitious Composites，简称 ECC）具有良好的抗拉性能，极限拉应变可超过 3%，而裂缝宽度由在一个很小的范围，，当基体抗拉应变大于 1%时，裂缝可有效解决混凝土脆性带来的缺陷，参见图 1.1。

流程图,工业生产,流程,抗拉强度

图 1.2 FRP 筋工业生产流程表 1.2 常见 FRP 筋主要性能指标参数密度/kg.m-3抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 极限延伸率/% 弹7850 400~700 300~500 >10.0 1250~1400 1200~2550 1.9~4.4 1250~2100 480~1600 1.2~3.1 1500~1600 600~3700 0.5~1.7 与普通钢筋相比，具有以下优点[38]：的抗拉强度。FRP 筋的抗拉强度一般可达到 1000 MPa 以上，达到 3700MPa 左右，相对于钢筋抗拉强度有极大提高；2）良性能明显优于钢筋，可用于港口码头等易发生腐蚀的构筑物中各种环境，性能最优，GFRP 筋适用于酸性环境；3）抗疲劳性
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】