ECC与既有混凝土粘结性能的影响因素研究

发布时间：2020-05-20 13:23

【摘要】：纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite)是一种新的乱向短纤维增强的水泥基材料,具有应力应变硬化特性、较高的抗拉强度和优异的裂缝控制能力。ECC在多缝开裂形式下,达到极限拉应变时,裂缝宽度小于0.1mm。因此,ECC作为修补材料替换结构受损区域,在提高结构承载力、改善结构耐久性等方面具有广阔的应用前景。但目前,国内外对二者粘结影响因素的研究不够全面,对界面粘结机理的探讨也较少,尚未建立适合的粘结滑移本构模型。本文在前人和课题组相关研究的基础上,通过ECC/既有混凝土抗拉、抗剪(斜剪、直剪)试验,测定二者的粘结强度、加载端和自由端的粘结滑移曲线,分析了粗糙度、界面剂、既有混凝土强度、ECC强度对二者粘结性能的影响,揭示了ECC与既有混凝土的粘结机理,并构建了界面粘结模型和粘结滑移本构关系。通过对试验结果的整理和分析,主要结论如下:(1)粗糙度和界面剂对界面粘结性能影响较大。一定范围内,粘结强度与粗糙度成二次关系,界面最佳的粗糙度为3-4mm。硅灰和膨胀剂可有效解决水泥净浆存在的后期收缩问题,使界面更为致密,同等情况下E型界面剂可以使界面的抗拉和抗剪强度提高40%和50%以上。粘结强度随混凝土、ECC的抗压强度增大而增大,但总的来说,增大的幅度较小。(2)建立ECC/既有混凝土轴拉、斜剪、直剪状态下粘结强度的多因素计算公式,理论计算结果与试验结果吻合度较高,可为工程实际应用提供参考。其中,粘结抗拉强度最高为1.98MPa,直剪强度最高为2.73MPa,斜剪状态下抗剪强度最高可达12.74MPa,试验证明,ECC更适于加固承受剪力较大的构件或用于提高既有结构的抗剪承载力。(3)结合试验结果,建立了ECC/既有混凝土三区-三层粘结模型,把宏观上粘结强度数据的分析深入到薄弱过渡层——既有混凝土-界面剂过渡层的研究上,在此基础上,分析粗糙度、界面剂、既有混凝土强度、ECC强度等因素对界面粘结的影响机理。高倍光学显微镜的观察结果表明,模型能够和试验和观察结果相吻合。(4)依据直剪试验中测定的粘结滑移曲线,建立了能描述ECC/既有混凝土粘结-滑移全过程的本构关系模型,其粘结滑移可以分为四个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化阶段和破坏阶段。对试验曲线进行拟合、计算,经验证,模型与试验曲线吻合良好。
【图文】：

示意图,抗拉性能,四点,薄板

第二章 ECC 与既有混凝土抗拉性能试验研究点弯、薄板拉伸的测试方法，测试了 ECC 试件的延展性，，加载方式和尺寸如图 2示。试验中，ECC 薄板抗拉强度最高可达到 5MPa。四点弯试验曲线如图 2-2 所示

四点,薄板,浆体,界面剂

图 2-2 ECC 薄板四点弯试验中位移与荷载曲线材料中常使用与新浇混凝土同水灰比的水泥净浆及改性水泥浆材料作泥基界面剂不仅易于制取，在实践中也取得了比较好的粘结效果在二次水化反应和颗粒细小的特点，它的平均粒径比水泥小，硅了浆体的孔结构，使大孔(大于 0.1 μ m)减少、小孔(小于 0.05 μ还使浆体中 Ca(OH)2减少，结晶细化，并使其结晶程度变弱，细颗颗粒孔隙间，也使浆体更为密实。同时硅粉还可以大大减少新鲜而减少界面水分的新旧混凝土界面粘结强度的研究积聚，改善界在水泥浆或水泥砂浆中掺入膨胀剂，减少浆体的收缩。膨胀剂主明矾石、硫酸铝、石膏、外加剂、硫酸钙等组分经混合磨细加工使混凝土膨胀，一般的内掺为水泥重量的 10%-12%[52]。期的研究工作，本文选用六种界面剂，具体分类如下所示：
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】