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什么是超高延性水泥基复合材料?

来源:地产开发 发布时间:2021-11-09 0次浏览
近年来,随着大连城区发展不断深入,快轨3号线已成为重要轨道交通工具,每天数以十万计的乘客乘坐,快轨线路改造势在必行。近日,记者了解到,快轨3号线一期改造工程即将启动,届时人们不但会看到一个崭新的上海站。

由于ECC是一种在水泥基体中掺有纤维的复合材料,广义上说,它属于纤维增强 混凝土(FRC)⑻。然而,在拉伸荷载下,FRC在出现裂缝后表现出拉伸软化的行为, 即随着承载能力的降低,裂缝持续变宽。普通混凝土和FRC的弹性极限大约为0.01%。

近年来出现的超高性能混凝土(UHPC),优化了颗粒级配,具有高抗压强度 (超过150MPa),并可承受5MPa的裂后拉伸强度L9A2\ 一般而言,UHPC的拉伸 应变为0.2%或更低。

ECC指的是具有超高延性且拉伸应变通常超过2%的水泥基复合材料 [13-15]o ECC的设计原理与高强混凝土(HSC)和超高性能混凝土 (UHPC)有很 大的不同。HSC和UHPC基于骨料紧密堆积设计,而ECC则是基于微观力学的 知识体系,对ECC的微观结构进行设计,以实现其微结构各部分之间协同作用, 即纤维、基体和纤维基体界面特征都面向工程要求而经过专门设计,在承受荷载 时,它们能够以特定的方式相互作用。ECC的命名即是基于其设计原理。有关ECC 设计的详细信息请参阅第2章。

ECC的设计旨在克服传统混凝土的本质缺点,即低的拉伸变形能力。由此, ECC具有更接近于金属材料性质的应力-应变曲线,即具有“屈服”强度,且之后 呈现拉伸应变硬化行为。在应变硬化区间,应力-应变关系可以使用具有比弹性模


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ECC强调其拉伸延性,且抗压强度范围宽:ECC的应变通常超过2%或超过普通混凝
土及FRC的200倍;ECC的抗压强度范围从几兆帕到200MPa,旨在满足不同需求①

量更低斜率的直线来近似,其间会出现荷载的上下波动,波动幅度与具体的ECC 有关。出于上述原因,ECC也被称为应变硬化水泥基复合材料(SHCC),这个名 称强调了其拉伸应力-应变响应的近似双线性及其在结构设计中的用途。ECC的拉 伸延性即峰值强度处的应变能力通常比普通混凝土高两个数量级,且其抗压强度 可由几兆帕(例如用于保护钢的高耐火绝缘ECC [16])到200MPa (如用于抗冲击 和抗爆的超高强度ECC[17])=图1.1为这两种类型ECC的拉伸应力-应变曲线。

ECC的变形性能和多缝开裂特性如图1.2所示。强调ECC拉伸延性的目的在于通 过抑制断裂失效来增强建筑物的韧性、耐久性和可持续性。