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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,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
2、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、初裂强度也都跟着增强，但它和拉伸应力能力却没
3、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，28天立方体抗压强度较好，如下表所示。
4、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加，但对刚度影响不大；超过20
5、0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,钢筋网才会充分发挥它的作用,
6、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纤维网加强水泥基复合材料的加固明显提高了构件的刚度和承载力，承载力提高大小为 70%200%；3 层纤维编织网加固能够更好的提高构件的承载力，相比于 2 层纤维编织网提高了近40%。,结束,谢谢各位老师,
