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自修复混凝土力学性能及断裂性能试验研究

谢昌顺  
【摘要】:自修复混凝土作为智能结构的重要组成部分,可以解决用传统方法难以解决或不能解决的技术关键问题,对确保高层建筑、桥梁、核电站等重大土木基础设施的安全和长期的耐久性,以及减轻台风、地震冲击等诸多破坏因素方面有很大的应用潜力。本文采用正交试验方法对内置空心玻璃胶囊自修复混凝土的力学性能进行试验研究;以不同的胶粘剂作为自修复混凝土的修复剂,采用三点弯曲梁法研究自修复混凝土的断裂性能,主要完成了以下几个方面的工作: 1.根据自修复混凝土对胶粘剂材料的要求,选取具有单组分室温固化特质的硅橡胶胶粘剂、聚氨酯胶粘剂以及聚醋酸乙烯酯胶粘剂作为修复剂。 2.采用正交试验分析方法研究玻璃胶囊体积掺量、长度和管径对自修复混凝土力学性能的影响规律及其影响的显著性。并确定选取与混凝土基材性能匹配良好的玻璃胶囊体积掺量和几何参数组合。 3.以钢纤维自密实混凝土为基材,采用三点弯曲梁法对自修复混凝土的断裂性能进行试验研究。测取自修复混凝土梁修复前后的荷载~位移曲线(P~δ)和荷载~裂缝开口位移曲线(p~CMOD)。比较修复前后三点弯曲梁的峰值荷载P_(max)、断裂参数(混凝土裂缝亚临界扩展量△α_c、临界裂缝尖端开口张开位移CTOD_c、起裂断裂韧度K_(IC)~(ini)以及失稳断裂韧度K_(IC)~(un)等)和断裂能G_f的变化情况,并与钢纤维自密实混凝土梁的断裂参数进行对比,考察自修复混凝土梁修复后的断裂韧性和断裂能等,从而得出三种修复剂的修复效果。 4.根据自修复混凝土梁修复后的破坏主要发生在胶粘层的试验现象,提出了自修复混凝土的胶粘面断裂模式:分别运用复合材料理论和断裂力学观点对自修复混凝土的断裂机理进行了分析。 5.根据试验得出的数据,回归出与试验因素直接相关的公式,建立自修复混凝土自修复后断裂韧度、断裂能等断裂参数的计算公式。并用试验数据对计算公式的准确性进行了验证。


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