论文摘要
PVA-ECC是一种具有应变硬化特性和优良开裂性能的高韧性纤维增强水泥基复合材料,最早由美国密歇根大学的Li教授等采用细观力学和断裂力学基本原理提出了该材料的基本设计理念。但传统的PVA-ECC材料的干燥收缩过大,严重影响了它在实际工程中的应用效果。因此,研制新型的低收缩PVA-ECC具有重要的理论与工程意义。本论文针对传统ECC材料干缩过大、单条裂纹宽度大的问题,在已有相关研究的基础上,研究开发了低收缩、高韧性纤维增强水泥基复合材料。全文分三部分,论文的第一部分,在课题组研制的低收缩基材的基础上,重新调整配合比,并通过干燥收缩实验、单轴拉伸实验和轴心抗压实验研究了砂胶比、水胶比和玻璃粉掺量对PVA-ECC的力学性能和开裂性能的影响。实验结果表明,低收缩PVA-ECC的干燥收缩仅为传统PVA-ECC的10%20%左右;砂胶比增大时,低收缩PVA-ECC的拉伸及开裂性能变差,而抗压强度受砂胶比的影响很小;水胶比增大时,低收缩PVA-ECC的拉伸及开裂性能变好,但是抗压强度明显下降;在低收缩PVA-ECC中掺入适量的玻璃粉,可以提高其拉伸过程中的应变硬化效果和极限拉伸应变。论文的第二部分,在前期实验的基础上,以力学性能和开裂性能为评价指标,进一步调整配合比,配制出了4组不同强度等级的低收缩PVA-ECC。实验结果表明,这四组低收缩PVA-ECC应变硬化和多点开裂现象明显,并且平均裂纹宽度比传统PVA-ECC还小;它们的抗拉强度在4.30MPa6.70MPa之间;极限拉伸应变在1.5%2.6%之间;抗压强度在20MPa60MPa之间;干燥收缩为传统PVA-ECC的0.150.2之间。论文的第三部分,通过对不同形式的ECC-混凝土组合梁的抗弯性能的测试,研究了低收缩PVA-ECC的实际应用效果。实验结果表明,PVA-ECC对增加梁的延性、改善开裂后结构耐久性方面具均有明显效果;合理选择组合梁的形式,不仅可以得到ECC梁的性能与效果,还可以大幅降低成本,从而提高性价比。
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摘要Abstract第1章 引言1.1 纤维增强水泥基复合材料概述1.1.1 纤维增强水泥基复合材料概述1.1.2 纤维增强水泥基复合材料的发展历史1.2 高韧性纤维增强水泥基复合材料PVA-ECC 的特性1.2.1 PVA 纤维的性能与其他常用纤维的性能比较1.2.2 高韧性纤维增强水泥基复合材料PVA-ECC 的特性1.3 PVA-ECC 的研究现状1.3.1 PVA-ECC 的理论研究1.3.2 PVA-ECC 的实验研究1.4 ECC 材料设计基础（多重开裂设计原理）1.5 PVA-ECC 的应用及存在的问题1.5.1 PVA-ECC 的应用领域1.5.2 PVA-ECC 的研究与应用中待解决的问题1.6 本文的研究内容第2章 实验原材料及实验方法2.1 实验原材料2.2 试件的成型与养护2.3 实验方法2.3.1 抗拉实验2.3.2 抗压实验2.3.3 干燥收缩实验2.3.4 预切口梁三点抗弯实验2.3.5 平板约束实验2.3.6 组合梁实验第3章 PVA-ECC 的参数研究3.1 砂胶比和水胶比对PVA-ECC 的影响3.1.1 配合比设计3.1.2 干燥收缩实验结果3.1.3 单轴拉伸实验3.1.4 轴心抗压实验3.2 玻璃粉掺量对PVA-ECC 的影响3.2.1 配合比设计3.2.2 干燥收缩实验结果3.2.3 单轴拉伸实验3.2.4 轴心抗压实验3.3 PP-ECC 与PVA-ECC 的对比研究3.3.1 配合比设计3.3.2 单轴拉伸实验3.3.3 轴心抗压实验3.4 本章小结第4章 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 设计与性能研究4.1 配合比设计4.1.1 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 的配合比4.1.2 工作度调节4.2 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 的干燥收缩4.3 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 的单轴拉伸性能4.3.1 力学性能4.3.2 开裂性能4.3.3 单轴拉伸应力-应变曲线数学模拟4.4 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 的轴心抗压性能4.4.1 抗压应力-应变关系4.4.2 开裂性能4.4.3 轴心抗压应力-应变关系模拟4.5 不同强度等级的低收缩PVA-ECC 抗折性能4.6 低收缩PVA-ECC 在约束收缩条件下的开裂性能4.7 本章小结第5章 ECC-混凝土组合梁性能初步研究5.1 冷接ECC-混凝土组合梁抗弯实验5.1.1 配合比设计5.1.2 实验结果及分析5.2 本章小结第6章 结论与展望6.1 主要结论6.2 存在的问题及展望参考文献致谢个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
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