论文部分内容阅读
高性能纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)是一种具有假应变硬化和多缝开裂特点的新型建筑材料,表现出非常显著的非线性变形和优良的韧性。它在2%的纤维体积掺量下极限拉应变可达到3%,甚至更高,裂缝宽度稳定在601μm左右。随着高强钢筋的推广,将该材料应用于实际工程中,有望解决现代混凝土结构所面临的结构耐久性和变形能力方面的问题。本文通过试验测试和理论分析,研究了国产PVA-EC C的性能:(1)借鉴已有的ECC研究成果,确定了国产PVA-ECC的组分及成型工艺。参考已有的PVA-ECC配合比,提出了9种不同配合比并对试件进行了抗压、四点弯曲试验,分析了水胶比、砂胶比、粉煤灰掺量及PVA纤维品质对ECC抗压强度和弯曲性能的影响,验证了采用国产PVA纤维制备ECC的可行性,并综合试验结果确定了制备国产PVA-ECC的最佳配合比G2:水泥/粉煤灰/硅灰/石英砂/水/减水剂/国产PVA(体积率)=0.2/06/0.2/0.36/0.35/0.004/2%。(2)基于试验确定的国产PVA-ECC的最佳配合比G2,通过对国产PVA-ECC试件进行直接拉伸试验和单轴压缩试验研究,在试验结果基础之上,绘制了国产PVA-ECC拉、压应力-应变全曲线,并建立了国产PVA-ECC拉、压本构关系模型。(3)基于试验确定的国产PVA-ECC的最佳配合比G2,浇筑试件并进行钢筋拉拔试验,分析了高强钢筋的锚固长度、钢筋直径、ECC保护层厚度等对国产PVA-ECC与高强钢筋粘结性能的影响,研究国产PVA-ECC与高强钢筋粘结滑移机理,提出500MPa钢筋与国产PVA-ECC受拉极限粘结锚固强度计算公式,并建立了500MPa钢筋与国产PVA-ECC的粘结应力-滑移本构关系模型。研究表明,500MPa钢筋与国产]PVA-ECC有较好的粘结锚固性能和变形协调性能。(4)在平截面假定、钢筋与ECC变形协调和混凝土层与ECC层完全粘结等基本假定条件下,依据弹塑性理论详细地分析了ECC/RC功能梯度混凝土适筋梁在整个受力过程中不同阶段正截面的承载能力,并给出了受弯各阶段内力。