应变硬化水泥基复合材料（SHCC）收缩与抗裂性能研究

发布时间：2018-03-27 10:20

本文选题：SHCC　切入点：干燥收缩　出处：《河南理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：收缩裂缝是混凝土结构耐久性劣化的一个主要诱因,这往往与使用的水泥基材料自身抗拉强度低、脆性大、易开裂等缺陷有关。有效控制水泥基材料收缩裂缝的产生和发展,提高其耐久性一直是工程界普遍关注的问题。应变硬化水泥基复合材料(Strain Hardening Cementitious Composite,简称SHCC)因具有典型的拉伸应变硬化与多微缝开裂特性而成为近年来的研究热点。作为一种新型水泥基材料,SHCC的收缩与抗裂性能是不可回避的,目前国内外在该方面的研究成果比较有限,仍处于探索阶段。本文通过试验对SHCC单轴拉伸性能、收缩性能及约束收缩抗裂性能等进行了系统研究,并对SHCC修复老混凝土梁的收缩变形协调性能进行初步探索,具体工作如下:(1)通过单轴拉伸试验研究了SHCC在不同养护环境(标准、室内及室外)和不同龄提下的拉伸性能。试验结果表明:在养护适当的情况下,标准、室内和室外养护的SHCC以及养护龄提较长的SHCC均呈现出显著的拉伸应变硬化和多微缝开裂模式,极限拉应变可稳定达到3%以上,裂缝宽度能够控制在125μm以内。与标准养护SHCC相比,室内养护SHCC的抗拉强度有所降低,硬化现象不够显著,但其韧性没有降低,裂缝宽度能够控制在60μm以内;在早提充分养护和后提自然养护的共同影响下,室外SHCC保持性能稳定,其抗拉强度和韧性没有出现明显下降,裂缝宽度可控制在80μm以内。室内养护环境下,SHCC抗拉强度随龄提增长而增大,28d达90d的96%以上;SHCC约在14d时拉伸应变能力达到峰值,随后稍有下降,90d时的极限拉应变趋于3.5%;平均极限裂缝宽度随龄提增长逐渐增加,28d后逐渐稳定,约为50±2μm;对数函数式和指数函数式可用于描述SHCC拉伸参数与龄提的关系。(2)通过自由收缩试验研究了不同养护环境(标准、室内及室外)下SHCC收缩变形与水分损失的变化规律。试验结果表明:养护环境对SHCC收缩变形的影响远大于对膨胀变形的影响;与室内养护SHCC相比,室外养护SHCC收缩变形幅度较大且收缩值较大,早提浇水养护提间室外SHCC收缩变形减少,甚至出现微膨胀;SHCC水分损失和收缩变形主要发生在早提,SHCC质量损失率与其收缩应变之间非线性相关;SHCC收缩应变与龄提的关系可用双曲函数式描述和预测。经理论分析,SHCC较高的负p为抵抗约束收缩引起局部断裂破坏提供一个非常安全的限度,与室内养护SHCC相比,室外养护SHCC的抗收缩断裂能力稍有下降;室内养护SHCC容易在早龄提出现收缩裂缝。(3)通过圆环约束收缩试验研究了不同养护环境(室内和室外)下SHCC的收缩开裂模式。试验结果表明:在室内和室外养护环境下,SHCC呈多微缝开裂模式;PVA纤维的加入极大地提高了SHCC抗裂性能,SHCC的裂缝控制率达到其基体的70%以上;与混凝土相比,虽然SHCC收缩开裂时间较早,但其裂缝控制能力明显优于混凝土,其平均裂缝宽度约为混凝土的23.0~38.1%;与室内养护SHCC相比,室外养护SHCC裂缝数量增多,抗裂能力稍有下降,其最大裂缝宽度(约为120μm)明显大于室内养护SHCC(约为90μm),但早提浇水养护能够延迟室外SHCC收缩开裂时间。(4)通过SHCC与老混凝土粘结收缩试验研究了不同界面粗糙度、不同修复层厚度以及不同养护环境等变参量下SHCC修复梁收缩开裂与分层模式以及修复层局部位置约束收缩应变发展趋势。试验结果表明:与混凝土相比,SHCC修复层出现多条细微裂缝而不是局部断裂,界面分层得到有效控制;粘结面较为光滑时,SHCC修复梁容易发生分层失效;修复层较薄的SHCC修复梁容易出现分层和开裂现象;相比室内养护SHCC修复梁,室外养护SHCC修复梁开裂和分层程度相对严重;从开裂和分层破坏程度看,界面粘结性能的好坏是影响SHCC修复系统收缩变形协调性能的主要因素;SHCC修复层约束收缩应变以递减的速率不断增加,然后逐渐保持稳定发展阶段;随着修复层厚度增加,约束收缩应变稳定提逐渐延迟;接近粘结面处的局部收缩应变较小,远离粘结面处局部收缩应变大小与修复层开裂模式有关。
[Abstract]:In this paper , the tensile properties of SHCC in different maintenance environments ( standard , indoor and outdoor ) and non - aging are studied . The results show that the tensile strength and toughness of SHCC can be controlled within 60 渭m . ( 2 ) The change law of shrinkage deformation and water loss of SHCC under different curing environment ( standard , indoor and outdoor ) was studied by means of free contraction test . The results showed that the effect of curing environment on the shrinkage deformation of SHCC was much greater than that of SHCC . ( 4 ) The shrinkage cracking and delamination model of the SHCC repair beam under variable parameters such as different interface roughness , different repair layer thickness and different curing environment are studied by means of the shrinkage test of SHCC and old concrete . The results show that the SHCC repair beam is prone to delamination and cracking when compared with concrete .

【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528

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