国家自然科学基金(51108151)
- 作品数：21 被引量：85H指数：5
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- 应变硬化水泥基复合材料性能与应用研究进展被引量：11
- 2019年
- 混凝土作为典型的脆性材料,在拉伸荷载作用下呈现应变软化现象,这种不理想的失效模式会对工程结构的受力性能和耐久性能产生不利影响。通过在微观尺度上对材料进行设计,综合考虑纤维、基体和纤维/基体界面三者之间的相互作用,制备了应变硬化水泥基复合材料(SHCC)。这是一种新型的高性能纤维增强水泥基材料,相较于传统的纤维混凝土,SHCC具有两大显著优势:一是拉伸应变硬化,二是破坏失效前会产生多条细密裂缝。高延性使SHCC力学性能优良,细密裂缝有效保证了其耐久性,近年来相关的研究工作已取得了一定的进展。研究初期,以材料设计理论为指导使SHCC达到预定的硬化效果。纤维桥联法则是其理论基础,为了实现应变硬化,必须满足两个准则:强度准则和能量准则。设计较为完善的材料的各项力学性能指标可为工程应用提供关键信息。高强、高韧是研究者们不懈追求的目标之一,目前,已经成功设计出抗压强度高达115 MPa、极限拉应变达到8%的SHCC,而且该复合材料的大多数裂缝宽度在100 μm以下,裂缝间距不超过 2 mm 。关于SHCC断裂性能的研究具有挑战性,在多缝开裂阶段仍缺乏行之有效的分析手段。霍普金森杆冲击试验表明,SHCC是与应变率相关的材料,峰值应力明显随着应变率的增加而增大。在承受疲劳荷载作用时,SHCC表现出延性破坏特征,疲劳寿命相对较长。当工程结构的服役周期较长时,材料的耐久性问题不容忽视。由于SHCC的裂缝宽度较小,水分的渗透量会大幅下降,2%拉应变水平下其渗透系数只有2.10×10^-7 m/s,其自愈合行为还会进一步改善渗透性。SHCC还为极端温度条件下的应用提供了可能,经受300次冻融循环后其各项性能均保持在较高水平;历经高温后纤维发生熔融留下蒸汽压力释放的通道,避免了材料的高温爆裂。此外,实际工程的检验客观
- 高淑玲王文昌
- 关键词：应变硬化水泥基复合材料纤维材料性能耐久性工程应用
- 硫酸盐腐蚀下ECC抗拉、抗折及与旧有混凝土界面粘结劣化机理研究
- ECC(EngineeredCementitiousComposites，简称ECC)具有很好的抗拉性能、裂缝控制能力以及抗腐蚀能力，多用于混凝土结构的加固当中。但目前国内外研究主要集中在ECC受硫酸盐腐蚀后抗压强度的劣...
- 靳嘉鹏
- 关键词：ECC混凝土界面硫酸盐腐蚀劣化机理
- 文献传递
- PVA纤维对超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响被引量：34
- 2013年
- 通过对超高韧性纤维增强水泥基复合材料制作的立方体试件、棱柱体试件,进行了抗压、抗折和I型断裂试验,研究了不同配合比下各组试块的抗压强度等力学指标与纤维掺量及基体材料强度的关系,研究了荷载与变形的关系、及不同切口高度试件的抗裂性能等。试验结果表明:合理的配合比及最佳PVA掺量能提高纤维增强水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度以及抗裂韧度;研究了国产PVA纤维与进口PVA纤维的合理掺量,在相同力学指标的前提下,利用国内PVA纤维造价低的优势,可实现部分代替超高性能水泥基复合材料中的进口PVA纤维,从而达到这种复合材料国产化、本地化的目的。
- 王海超张玲玲高淑玲顾士文陈庆
- 关键词：PVA纤维配合比抗弯强度断裂能
- 基于扩展有限元法的应变硬化材料ECC的断裂破坏仿真分析被引量：3
- 2015年
- 在Abaqus平台上采用扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,XFEM),对ECC(Engineered Cementitious Composites)应变硬化材料,采用3点弯曲切口梁模拟结构的裂纹扩展情况以及缝端的应力-应变分布情况,将计算结果与试验结果进行比较,验证XFEM在模拟应变硬化材料裂缝扩展方面的有效性和准确性.结果表明,模拟结果可以为全桥、半桥应变片的粘贴位置提供更为精确的指导;XFEM法可以模拟ECC的裂缝扩展过程,并预测ECC裂缝扩展长度的大小,但XEFM未能模拟出多裂纹的扩展过程,导致仿真结果比实验结果偏小;模拟得到的起裂荷载和峰值荷载与试验结果较为接近,而峰值荷载与试验结果的误差仅为7.56%,为应变硬化材料实际带裂纹工作的工程问题提供了解决问题的方法.最后,提出利用能量的概念来评价ECC的应变硬化程度更为合理.
- 高淑玲史宏飞王海超
- 关键词：ECC
- 超高韧性水泥基复合材料疲劳裂纹扩展规律研究
- 2016年
- 采用尺寸为80mm×150mm×700mm和100mm×100mm×400mm预制裂缝缝高为50mm和60mm的试件,对不同缝高比的梁体进行疲劳试验,依据疲劳裂缝扩展规律的Paris公式,对UHTCC不同缝高比试件的疲劳裂纹扩展规律进行试验研究和计算。结果表明:大尺寸试件的疲劳裂纹扩展门槛值?Jth小于小尺寸试件,相同尺寸试件的缝高比越大,疲劳裂纹扩展门槛值越低,并计算出了缝高比为0.33、0.4试件的疲劳裂缝扩展速率的计算方法。
- 刘伟生王军阵
- 关键词：J积分裂纹扩展速率
- 钢筋混凝土/ECC叠合梁起裂荷载计算理论被引量：1
- 2017年
- 本文介绍了一种计算钢筋混凝土/ECC叠合梁受弯起裂荷载的新方法。即按照弹性力学方法,以混凝土材料为等效基体,将钢筋混凝土/ECC叠合梁截面上等高度处的钢筋和ECC按弹模比进行折算,得到等效的匀质弹性截面。在此基础上,利用静矩公式求得等效截面的中和轴高度和惯性矩,并参照混凝土结构设计规范,考虑ECC受拉时的应变硬化特性,对截面抵抗矩塑性影响系数进行了相应修正,最后得出钢筋混凝土/ECC叠合梁正截面受弯情况下起裂荷载的计算公式。将本理论推导得出的计算结果与相关文献结果和课题组的试验结果进行比对,发现均能很好地吻合。
- 高淑玲郭亚栋吴耀泉
- 关键词：叠合梁正截面受弯起裂荷载
- 减水剂对PVA-ECC高温后力学性能的影响试验被引量：1
- 2017年
- 对加入减水剂和未加入减水剂的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)测定了不同温度作用后的立方体抗压、棱柱体抗折及薄板抗弯强度.发现加减水剂PVA-ECC的各项残余力学性能均比无减水剂PVA-ECC的对应值大;室温状态下的立方体抗压强度增加85%,棱柱体抗折强度增加38%,薄板抗弯强度增加60%.与室温值相比,无减水剂试件在200℃时的立方体抗压强度和棱柱体抗折强度分别增加3.9%、8.7%,薄板3点抗弯强度下降14.1%,加减水剂试件对应的3项力学性能则分别降低31.4%、55.3%、39.7%.而当达到400℃时,无减水剂试件的棱柱体抗折和薄板抗弯强度损失率分别达75.7%和62.5%.600℃时,无减水剂薄板只剩1块,其余2块已经剥落.800℃时,无减水剂立方体试件已经剥落,加减水剂立方体试件的抗压强度损失率也已达80.1%.
- 郭亚栋高淑玲
- 关键词：减水剂高温性能
- 静载下腐蚀后钢纤维混凝土粘结性能试验研究
- 2014年
- 针对钢纤维混凝土在腐蚀后的粘结强度进行系统的试验研究,制作了9组梁式粘结试件,以混凝土强度、钢纤维体积率和钢筋锈蚀率作为影响因素,按照设计的试验,对部分试件进行电化学腐蚀后,通过静力加载试验,分别测得了各种情况下的极限荷载和粘结滑移量,对试验结果进行了研究和分析.结果表明:掺有钢纤维的试件粘结强度高,极限荷载随钢纤维体积率的增大而增大,对滑移量影响也很大;有锈蚀影响的情况下,锈蚀率对极限荷载和粘结强度有很大的影响,相同锈蚀情况下,有钢纤维的试件粘结强度要大些;钢纤维的加入,对提高试件的抗腐蚀性能和粘结强度是十分有效的.
- 王海超王飞飞孙芳宁张风风高淑玲
- 关键词：钢纤维混凝土电化学腐蚀粘结强度粘结-滑移
- 龄期及材料组分对ECC立方体抗压强度的影响被引量：2
- 2014年
- 采用常温、自然环境养护条件,对不同龄期的ECC进行了立方体抗压强度的试验研究,研究了纤维掺量、粉煤灰掺量、水灰比对抗压强度的影响。试验结果表明,国产纤维掺入后,降低了ECC的抗压强度,而进口纤维掺量和种类对ECC的28d立方体抗压强度影响较小;ECC水灰比越小,抗压强度越大,与水胶比没有直接关系;减水剂掺量增加可以提高ECC的28d立方体抗压强度。当粉煤灰掺量是水泥用量的3.5倍时,ECC的抗压强度随着龄期的延长有增长的趋势,小于3.5倍时,28d以后立方体抗压强度几乎不再增长,甚至有所降低。
- 高淑玲史宏飞王海超刘龙龙张彦文董吉龙
- 关键词：ECC立方体抗压强度龄期粉煤灰
- 带预制裂缝的PVA-ECC抗(盐)冻性能及机理被引量：8
- 2016年
- 为了研究寒冷地区带缝工作的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的抗(盐)冻性能,采用快冻法研究带有2种不同预制裂缝高度的PVA-ECC分别在淡水和氯盐中的抗冻性能;分析对比不同预制裂缝高度、粉煤灰掺量和冻融循环次数对PVA-ECC抗冻性能的影响;并对各个因素的影响机理进行了分析。研究结果表明:PVA-ECC在氯盐环境中的抗冻性能较差,表层剥落严重;粉煤灰掺量对PVA-ECC抗冻性能影响较大,粉煤灰掺量越高,PVA-ECC抗冻性越差;水冻时,125次冻融循环之前缝高对质量损失影响较大,缝高越大,质量损失率越大,125次冻融循环后,缝高对质量损失的影响不明显;无论是盐冻还是水冻,整个冻融循环过程中,缝高越大,动弹性模量降低得越多,抗冻性越差。
- 高淑玲史宏飞王晓伟
- 关键词：道路工程粉煤灰掺量
