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《大连理工大学》 2009年
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超高韧性水泥基复合材料修复的带缺口复合梁的试验研究

代平  
【摘要】: 超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,简称UHTCC)是一种新型高性能纤维增强水泥基复合材料,具有卓越的韧性和优良的耐久性能,已被成功地应用于许多实际工程。当该材料用于结构的修补和加强时,除了各自基本的材料力学性能外,它们之间的交界面的粘结性能、加载后的裂缝扩展行为也是结构维修设计中的亟待解决的问题。基于此,本文通过不同形式的复合梁试验,着重研究了不同材料之间的交界面的粘结性能以及裂缝扩展条件,同时亦对复合梁的变形性能,承载能力以及能量吸收能力进行了分析,完成了以下工作: 1.首先介绍了超高韧性水泥基复合材料的发展背景,以及国内外的应用现状。对其自身优越的裂缝控制能力进行了简要的阐述和介绍。 2.介绍了美国密歇根大学维克多·李教授以及其科研团队对超高韧性水泥基复合材料的试验研究,同时介绍了以断裂力学为基础的裂缝控制理论的概念,理论分析所预测的现象,试验构件的尺寸设置要求以及理论依据。 3.以上述裂缝控制断裂理论为指导,进行了试验研究。通过选用不同建筑材料,包括UHTCC、钢纤维混凝土、高强砂浆以及混凝土分别作为修复材料,与带缺口的混凝土基体构成复合梁,在同种荷载条件下,试验研究了复合梁的弯曲力学性能及加载后的裂缝扩展趋势,通过对比试验结果,分析试验现象可知,UHTCC具有明显的变形、承载以及能量吸收能力和优越的裂缝控制能力。 4.通过设置不同的基体表面形式,构件的初始条件发生了改变,在同样的荷载条件下,通过试验数据,可以了解基体表面—交界面的不同形式对修复体系的力学性能影响情况,从而可知何种待修复基体表面形式更利于构件性能的发挥。 5.通过不同的减粘区长度设置,改变了复合梁的断裂韧度,在四点弯曲加载的试验条件下,不同的减粘区长度,改变了构件的初始裂缝长度,改变了复合梁结构的初始断裂韧度,通过构件的变形能力、承载能力以及能量吸收能力的对比,可以得到最适宜的构件减粘区长度,使构件的变形能力以及承载能力、能量吸收能力同步提高。 6.本文还选用UHTCC材料作为带缺口的复合梁的基体,使用UHTCC材料对其自身进行了修复复合梁的试验性能研究,设置了不同的减粘区长度,通过试验可知,该组复合梁的承载能力整体较高,变形能力以及能量吸收能力都较大,但是,就该组内部不同形式的复合梁对比可知,减粘区长度为50mm的复合梁仍然具有明显的优势。 7.上述的试验结果都对裂缝控制断裂理论进行了验证,表明在带有初始减粘区的复合梁中,如果选用的上层材料自身具有R曲线特征,则裂缝控制能力就可以实现并得到较好的发挥,提高结构的耐久性,延长结构的使用寿命,从而节约国民经济。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU599

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