【摘要】：混凝土開裂會導致一系列的耐久性問題,而常規裂縫修補方法費時費力卻往往不能取得很好的效果。因此,具有裂縫限制能力的纖維增強水泥基復合材料及不銹高強FRP筋材可成為很好的鋼筋混凝土替代材料,此外水泥基復合材料還具有一定的裂縫自愈合能力,兩種材料優勢互補,有望改善傳統鋼筋混凝土結構易開裂和銹蝕問題。為研究纖維增強水泥基復合材料的抗拉性能及自愈合能力,以及水泥基復合材料與BFRP筋復合結構的力學性能,本文進行了相關的試驗研究。包括礦物摻合料對水泥基復合材料的拉伸性能的影響;以抗滲性、強度恢復、裂縫變化為評價標準的復合材料的自愈合性能;以及復合材料-BFRP筋復合梁的力學性能與裂縫自愈合對復合梁力學性能的影響。研究發現,礦渣能提升28 d齡期水泥基復合材料的結構致密性,材料抗滲性相應提升;摻加粉煤灰、偏高嶺土、硅灰、礦渣的復合材料在纖維摻量為2%材料體積情況下,極限抗拉強度與極限應變能達到3.86 MPa與2.2%,受拉時多裂縫開展,能很好地限制材料的裂縫寬度;且在干濕循環養護條件下表現出上佳的裂縫自愈合能力,開裂材料干濕循環養護28 d后的強度能達到預裂加載時強度的117%;綜合考慮自愈合效果及實際操作性,干濕循環是對復合材料自愈合最好的養護條件;初始裂縫寬度對裂縫自愈合起主導作用,小于50 μm的裂縫基本都能愈合,而大于150 μm的裂縫愈合效果不明顯;采用復合材料替代70 mm混凝土梁受拉區并使用FRP筋代替普通碳素鋼作為受拉主筋的混凝土梁受彎時,梁的抗彎承載力較僅采用BFRP筋提升10%左右,且梁的整體剛度提升明顯,破壞時梁的撓度降低明顯;復合梁預載并置于干濕循環養護條件下28 d后,梁整體剛度恢復明顯且微裂縫愈合效果較好。
[Abstract]:Concrete cracking can lead to a series of durability problems, but the conventional crack repair method is time-consuming and laborious, but it can not achieve good results. Therefore, fiber reinforced cement matrix composites with crack limiting ability and stainless high strength FRP bars can be used as good substitute materials for reinforced concrete. In addition, cement matrix composites also have a certain ability of self-healing of cracks. Because the two materials complement each other, they are expected to improve the cracking and corrosion of traditional reinforced concrete structures. In order to study the tensile properties and self-healing ability of fiber reinforced cement matrix composites and the mechanical properties of composite structures of cement matrix composites and BFRP tendons, related experiments were carried out in this paper. The effects of mineral admixtures on the tensile properties of cement matrix composites and the self-healing properties of composites based on impermeability, strength recovery and crack change were evaluated. The mechanical properties of composite-BFRP composite beams and the effect of crack self-healing on the mechanical properties of composite beams are also discussed. It is found that slag can enhance the structure density and permeability resistance of cement-based composites at 28 days of age, and the composites with fly ash, metakaolin, silica fume and slag have 2% fiber volume. The ultimate tensile strength and ultimate strain can reach 3.86 MPa and 2.2, and the crack width of the material can be well limited by the development of multiple cracks during tension, and the excellent self-healing ability of crack is shown under the condition of dry-wet cycle curing, the tensile strength and the ultimate strain can reach 3.86 MPa and 2.2, respectively. The strength of cracking material after dry and wet cycle curing for 28 days can reach 1177.The dry and wet cycle is the best curing condition for composite material self-healing considering the effect of self-healing and practical operation. The initial crack width plays a leading role in fracture self-healing. Cracks less than 50 渭 m can basically heal, while those larger than 150 渭 m have no obvious healing effect. When the composite material is used to replace the tensile zone of 70 mm concrete beam and the normal carbon steel is replaced by the FRP bar, the flexural capacity of the beam is increased by about 10% compared with that of the BFRP bar, and the overall stiffness of the beam is obviously increased. The deflection of the composite beam decreases obviously when it is destroyed and the composite beam is preloaded and subjected to dry and wet cycle curing for 28 days the overall stiffness of the beam recovers obviously and the micro-crack healing effect is better.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：2264210