FRP增强ECC加固混凝土结构性能分析

1、FRP增强ECC加固混凝土结构性能分析答辩人：凡浩宇 班级：土木9班指导老师：专业：土木工程专业论文的主要内容1、ECC的发展简介2、ECC基本性能3、ECC在加固中的应用一、研究背景 本文以一种新的工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite ，简称ECC ）为研究对象 ，它是以水泥材料为基材的一系列复合材料,而当用纤维作为增强材料时,则有了纤维增强水泥基复合材料的概念本文对它的发展现状，优越的基本性能进行了探讨，并进一步研究了它在结构加固中应用前景。 国外对它的研究起步较早，并且已经开始了实地工程的应用。 国内起步较晚，研究与发展的空间较大。目前很

2、多专家学者已经对它进行了研究，不过大部分研究还集中在材料的基本力学性能上。2.1、ECC的抗拉性能典型 ECC 拉伸应力 - 应变曲线和裂纹宽度发展图 2、ECC基本性能拉伸应变是普通混凝土的近500倍。裂缝平均宽度仅为5060um。典型ECC抗压强度发展曲线2.2、ECC的抗压强度ECC的韧性较好，没有出现像普通混凝土一样的被压碎的现象2.3、ECC的弯曲韧性三点弯曲试验曲线弥补了普通混凝土“一裂即断”的脆性破坏特征，据有较高的韧性和变形能力，被称之为“可弯曲的混凝土”配合比对ECC性能的影响如上图经分析知，在保证拌合物流动性的前提下，降低水灰比可以增大抗压强度。而随着砂胶比的增大，极限强度

3、、初裂强度也都跟着增强，但它和拉伸应力能力却没有明显的关系。 2、ECC基本性能2.4、粉煤灰掺量对ECC性能的影响粉煤灰掺量与拉伸应力应变的关系 2、ECC基本性能掺入粉煤灰提高材料性能的稳定性，也有利于增强材料的拉伸应变性能，提高ECC的韧性和延性，但增加粉煤灰却会使极限抗拉强度、初裂强度及抗折抗压强度等降低。 纤维的种类和掺量对ECC性能的影响 对于纤维种类，PVA纤维较PE纤维便宜使用广泛，实验观察可知它们配制的ECC弹性模量都比普通混凝土要低。而它们的抗压应变能力都比普通混凝土大。用一定量的钢纤维代替PVA纤维可以提高抗拉强度，但对初裂强度的影响很小。 总结对比可知掺入2%日本产纤维

4、，28天立方体抗压强度较好，如下表所示。综合考虑经济性，另一组实验将纤维掺量分为掺入2%的日本产的高性能，价格较昂贵纤维，和1.0%国产加0.6%日本产的较高性能较低价格的经济型ECC，以及低性能低价格的ECC。掺入1.6%更适合推广使用。总结对比如下两组图所示掺入1.0%国产加0.6%日本产纤维试件的单轴压缩曲线如下图（两组试件仅水胶比和减水剂的掺量不同）混杂PVA-ECC单轴受压应力-应变全曲线左右两组试件为分别掺入1.6%混杂纤维和2%日本产纤维的试件ECC单轴拉伸试验应力-应变曲线相对强度与温度的关系曲线 相对刚度与温度的关系曲线 从图线上可以看出，200度时，恒温时间有助于抗压强度增

5、加，但对刚度影响不大；超过200度时，抗压强度和抗压刚度随恒温时间的增加而降低 ；结合抗压强度和抗压刚度可知，恒温时间对600度试件影响最大，而800度时，恒温时间对试件的影响较小。 ECC的自愈合性能 自愈合是混凝土材料固有的性能，但ECC的应变硬化，多缝开裂等特征又促进了自愈合现象的发生，因此ECC的自愈合性能又远远地优于普通混凝土。 对于ECC能够发生自愈合的最大裂缝宽度，目前还没有统一的结论。目前所得出的结论最大裂缝宽度限值从5到250微米不等 。3. ECC在加固中应用 如下图，对二次受力构件来说,当原纵向钢筋还未屈服的时候,加固的作用主要表现为增强了截面的刚度；当纵向钢筋屈服以后,

6、钢筋网才会充分发挥它的作用,它将会大大地提高截面的抗弯承载力。 荷载-跨中底部纵筋拉应变曲线 荷载-跨中侧向纵筋拉应变曲线 如下图线所示，钢筋增强ECC受压时符合平截面假定，挠曲变形基本符合正弦半波曲线试件荷载轴向应变关系曲线 跨中截面纵向应变曲线 挠度变形沿高度分布曲线 FRP增强ECC的加固性能 对于纤维网格，纤维网格 ( FRP grid ) 是指将碳纤维 、玻璃纤维或芳 纶纤维等高性能连续纤维浸渍于耐腐蚀性的树脂中 , 形成网格状的整体 ,外形有二维和 三维两种形式 。 纤维网格具有轻质、高强、双向受力、施工方便、可以用 于恶劣环境的 施工 等优点 , 与聚合物砂浆一起使用具有耐火性好、抗剥离性好、耐久性强、加固效果明显等优点。 三维纤维网格二维纤维网格3. ECC在加固中应用荷载挠度曲线 箍筋的荷载-应变曲线 L3 和 L4 横纵网格筋的对比 各试件的荷载位移曲线 由图可以看出ECC加固层有效地提高了梁的抗剪承载力