ECC混凝土的应用1PPT课件.ppt

ECC混凝土的应用; 汇报内容 1 ECC混凝土的背景 2 ECC混凝土的物理力学性能 3 ECC的其他性能 4 ECC的破坏 5 ECC目前在结构工程中的应用 6 混杂钢纤维增强超高性能水泥基材料 ;1 背景;增大混凝土的变形，改善混凝土的脆性，越来越引起国内外学者的重视。有关大变形水泥基混凝土的研究，目前国内外的技术路线主要是通过在水泥基混凝土中添加适当的外加填料，以改善混凝土的变形能力。ECC（Engineered Cementitious Composite）通常是以水泥或者以水泥加填料或粒径不大于5 mm 的细集料作为基体，用纤维做增强材料。ECC 的特点是具有超高韧性，其拉应变值大于3%，且饱和状态的多点开裂裂缝宽度小于3 mm。微观结构的优化处理使ECC 的纤维体积含量低于2%~3%。在增强结构的安全性、耐久性及可持续性方面，ECC 具有很大的优势。;1.1 ECC的特性;它的应变能力一般为3％-6％，最高可达8％，耗能能力是常规纤维混凝土的3倍。因此它在提高结构的延性、耗能能力、抗侵蚀性、抗冲击性和耐磨性方面具有显著的效果，在抗震结构、大变形结构、抗冲击结构和修复结构中有着广阔的发展前景。 应变硬化是ECC最显著的特性，它表现在下面3个方面： (1)不同于金属材料的冷拉时效，Ecc的应变硬化伴随着多裂缝的开展，外力消失后，裂缝自然合拢，是一个损伤累积的过程，因此也被成为准应变硬化(Pseudo—strain hardening)。;(2)应变硬化必须是在受拉情况下的应变硬化，一些纤维体积掺率较大的混凝土在弯曲荷载作用下也呈现出应变硬化的特性，但在直接拉伸荷载作用下仍表现为应变软化。 (3)普通纤维混凝土(FRC)中掺入的纤维虽然能有效地提高断裂韧性，但材料开裂后皆被拉断或以较小的黏结应力从基体中拔出，荷载随之突然降低；ECC中纤维在开裂后能有效桥接裂缝，承担荷载，并随多裂缝开展逐渐从基体中拔出，在此过程中荷载反而有所提高。 ;值得注意的是，为了保证良好的工作性能，PVA纤维设计的时候必须要考虑如何降低黏结强度。Shunxin Wang和Revlon等研究者通过研究发现：对PVA纤维涂覆不同剂量的特殊油剂，在适当涂覆用最下，对PVA与ECC的基体之间产生黏结滑移有一定的作用，从图2可以看出,涂1．2％油剂的纤维明显比不涂油剂的外形完整，不涂油剂的PVA纤维产生了抽丝、拔断的现象，而涂1．2％油剂的纤维在拔出过程中摩擦、逐渐脱黏、滑移。耗散了大量能量，纤维仅表层有轻微磨损现象。 ;1.2 ECC的国内外发展状况;国内近些年来ECC研究进步很快，张君和公成旭旧采用了高性能试验机验证了PVA-ECC在单轴拉伸荷载下的应力应变特性、裂缝形态及配合比关系；青岛理工大学田砾等的研究表明随着加载速率的降低，材料表现出更好的应变硬化性能，微裂缝条; PVA纤维增强水泥基复合材料，研究了原材料投料顺序及搅拌工艺的影响及不同掺合料对流动性、抗压强度及其直接拉伸应力一应变曲线的影响。配制的PVA纤维增强水泥基复合材料的极限拉应变最大可到0．7％，是普通混凝土的70倍，东南大学的徐伟等以及同济大学的王晓刚等也先后开展了这方面的研究，并且针对ECC价格较高的缺点，进行了相应的调整。例如改变纤维掺量，放宽所用的细骨料的粒径和成分要求，添加粉煤灰和硅灰等，虽然极限拉应变有所降低，但仍然体现出应变硬化的特征。;2 ECC的物理力学性能;随着荷载的增长，在拥有最大初始缺陷尺寸截而上的基体首先开始出现裂缝，此时ECC中的纤维能够提供足够的桥联应力，基体中的裂缝以“自相似”模式(即分形理论模式)扩展，在裂缝扩展过程中，裂缝尖端的应力场和变形场保持不变，直至裂缝贯通整个截面。当第一条裂缝出现后，对应试件的承载能力经历瞬间下降后马上恢复，裂缝宽度很快稳定在一个很细的水平上(和第一条裂缝的宽度大体相同)，如此重复多次，试件上最终呈现大体均匀分布的多条细密裂缝，每条裂缝的宽度大体接近，即使是在极限荷载时(应变为5％)．裂缝宽度保持在60μm左右，当应变小于1％时，裂缝宽度更小。这种细密的微裂缝宽度是由材料自身性质决定的，它与这种复合材料是否配钢筋以及配筋率大小无关刚。;2.2 抗剪性能与能量吸收;在抗震结构中，塑性铰区的能量吸收是耗散地震能的主要途径，但是在周围脆性混凝土的包裹下，只有极小部分的钢筋能经历屈服阶段。然而，即使取消抗剪箍筋，当延性比(△／△y)达到10％时，ECC悬臂梁构件试验中仍未出现保护层剥落或爆裂现象，其滞回环形状饱满，具有较强的能量吸收能力，具体可见图5，这对于抗震结构设计具有重要意义。Fukuyama在2003年介绍了由ECC短柱和扩大头组成的响应控制装置。它可以减少建