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PVA-ECC高温冷却后力学特性与微观损伤机理
1
作者 武芳文 何岚清 +3 位作者 段钧淇 王广倩 刘来君 杨飞 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期140-149,共10页
为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗... 为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗压和抗折性能试验,并结合扫描电镜分析了ECC微观结构损伤特征以及探究了ECC高温后损伤机理。实验结果表明:高温后ECC表面未发生剥落,500℃以内未见爆裂现象,随着温度升高,纤维由混凝土表面逐渐向内部熔化,且失水增多,最大烧失率13.9%;力学性能方面,ECC自然冷却后抗压强度随温度升高呈现先降低后升高再降低的现象,而喷水冷却后抗压强度随温度的升高单调降低,且强度降低显著;高温后抗折强度随温度升高逐步下降,自然冷却降低幅度较喷水冷却显著;结合微观结构变化,ECC经历高温时,纤维部分熔化导致纤维与基体的黏结性能减弱;随着温度升高水化产物之间逐渐呈现独立存在的分散体,但喷水冷却后未水化颗粒二次水化现象明显,使ECC抗折强度较自然冷却提升17%。ECC具有良好的热稳定性,且冷却方式影响ECC材料的表观特性、力学性能和微观特征。 展开更多
关键词 桥梁工程 力学特性 高温试验 ECC 微观结构 冷却方式
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PVA-ECC与BFRP筋黏结性能试验分析 被引量：2
2
作者 武芳文 段钧淇 +5 位作者 何岚清 梅韵歌 卞正容 张智举 刘来君 杨飞 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期70-79,共10页
为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites,PVA-ECC)与玄武岩纤维增强复材筋(basalt fiber reinforced polymer bars,BFRP筋)的黏结性能,以BFRP筋表面形式(缠... 为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites,PVA-ECC)与玄武岩纤维增强复材筋(basalt fiber reinforced polymer bars,BFRP筋)的黏结性能,以BFRP筋表面形式(缠绕带肋、喷砂缠绕带肋)、锚固长度(5 d、7 d、9 d)、直径(8、10、12 mm)、PVA-ECC保护层厚度(70、25、15、5 mm)和PVA-ECC强度(C50、C80)为参数,设计制作28个PVA-ECC与BFRP筋黏结锚固试件进行拔出试验。通过观察和分析各试件的破坏形态、黏结强度和黏结滑移曲线,探究了各因素对PVA-ECC和BFRP筋的黏结性能的影响规律。最后,通过分析已有本构模型的适用性,根据试验结果建立了BFRP筋与PVA-ECC的黏结滑移本构模型。研究结果表明:较小保护层厚度(5 mm)的试件容易发生劈裂破坏,且黏结强度仅为正常试件的39.59%;BFRP筋表面喷砂可提高最大平均黏结应力;随着锚固长度的降低,BFRP筋与PVA-ECC黏结强度逐渐提高;增大筋材直径的同时保证相对肋高不变可以避免BFRP筋直径增大对黏结性能带来的不利影响;当PVA-ECC强度从50.5 MPa提高至81.3 MPa时,黏结强度提高了45.53%。避免BFRP筋较小的保护层厚度,或增加BFRP筋直径的同时保证相对肋高不变可以保证PVA-ECC与BFRP筋有足够的黏结强度。 展开更多
关键词 聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料 玄武岩纤维增强复材筋 拔出试验 黏结性能 本构模型
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钢-ECC/UHPC组合梁负弯矩区力学性能研究 被引量：1
3
作者 武芳文 左剑 +3 位作者 樊州 贺润斌 刘壮壮 何岚清 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期218-231,共14页
为改善钢-混组合梁负弯矩区混凝土易开裂缺点,引入工程水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土(NC)形成钢-ECC/UHPC组合梁,展开了1片钢-NC组合梁、1片钢-ECC组合梁和2片钢-UHPC组合梁的负弯矩区静力试验;结合有限元... 为改善钢-混组合梁负弯矩区混凝土易开裂缺点,引入工程水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土(NC)形成钢-ECC/UHPC组合梁,展开了1片钢-NC组合梁、1片钢-ECC组合梁和2片钢-UHPC组合梁的负弯矩区静力试验;结合有限元分析方法对比了不同类型混凝土的应变、裂缝扩展与分布特点,分析了混凝土类型和配筋对钢-混组合梁破坏形态、承载能力与变形能力影响规律。研究结果表明:钢-混组合梁在负弯矩作用下整体协同工作性能良好,破坏形态均为弯曲破坏;ECC和UHPC裂缝呈现纤细的特点,ECC尤为明显;与钢-NC组合梁相比,钢-ECC组合梁和钢-UHPC组合梁的开裂荷载分别提高了2.00和2.75倍,抗弯刚度分别提高了17.23%和35.73%,抗弯承载力分别提高了9.00%和6.81%,表明UHPC抗裂能力更强,可以有效改善钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂性能,ECC与UHPC代替NC可以提高钢-混组合梁的抗弯刚度和承载力;配筋与无筋钢-UHPC组合梁的开裂荷载和前期刚度无显著差异,无筋钢-UHPC组合梁破坏时形成贯通裂缝,其承载力相比配筋钢-UHPC组合梁下降了13.39%;ECC强度增加,钢-ECC组合梁承载力提高较显著,UHPC强度变化对钢-UHPC组合梁承载力影响不明显;配筋率对钢-UHPC组合梁承载力影响可分为2个阶段,当配筋率小于1.6%时承载力显著增长,当超过1.6%时承载力增幅趋缓。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢-混组合梁 模型试验 负弯矩 工程水泥基复合材料 超高性能混凝土
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钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁受弯性能研究 被引量：1
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作者 武芳文 刘一帆 +3 位作者 何岚清 程文浩 李滋润 杨飞 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期106-118,共13页
磷酸镁水泥混凝土可应用于桥梁抢建工程中的受弯构件,为研究钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯性能,对5片不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的磷酸镁水泥混凝土梁进行了四点弯曲加载试验,分析了钢纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土梁... 磷酸镁水泥混凝土可应用于桥梁抢建工程中的受弯构件,为研究钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯性能,对5片不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的磷酸镁水泥混凝土梁进行了四点弯曲加载试验,分析了钢纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土梁破坏形态、裂缝分布、受弯承载力以及延性等受弯性能的影响。试验结果表明:试验梁的破坏模式均为典型的弯曲破坏;在同等荷载作用下,掺有钢纤维的试验梁裂缝数量更多,但裂缝宽度更小且分布更加密集,改善了梁体开裂状况;随着钢纤维掺量的增加,试验梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载以及延性系数均得到提高,其中延性系数的提高尤为显著。基于ABAQUS有限元分析,与试验结果进行对比,并以钢纤维掺量和纵筋配筋率为参数进行了有限元参数化分析,结果表明:纵筋配筋率增加可以显著提高磷酸镁水泥混凝土梁受弯承载力,但会降低梁的延性,而提高钢纤维掺量则能显著改善梁的延性。最后,通过探究钢纤维在混凝土中的作用机理,提出了钢纤维在载荷方向上贡献的抗拉强度,建立了钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯承载力计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 桥梁工程 受弯性能 试验研究 钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁 有限元 受弯承载力计算
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BFRP筋钢-混组合梁高温后力学性能试验
5
作者 武芳文 陈中村 +2 位作者 何岚清 左剑 樊州 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2938-2950,共13页
设计了常温(25℃)、200℃、400℃和600℃四个工况,通过模型试验方法探究了玄武岩纤维增强树脂复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋钢-混组合梁高温后的破坏形态和力学性能。通过分析试验梁裂缝开展、挠度变形、温度场和... 设计了常温(25℃)、200℃、400℃和600℃四个工况,通过模型试验方法探究了玄武岩纤维增强树脂复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋钢-混组合梁高温后的破坏形态和力学性能。通过分析试验梁裂缝开展、挠度变形、温度场和破坏过程规律,研究BFRP筋和普通钢筋钢-混组合梁的破坏模式和承载能力。结果表明:经历400℃高温后,BFRP筋劣化导致力学性能大幅降低;筋体膨胀导致混凝土板开裂,其裂缝开展与普通钢筋钢-混组合梁显著不同,主裂缝沿横向筋材规律开展,且裂缝较宽。温度低于400℃时,由于混凝土的包裹,BFRP筋未达到劣化温度,两种钢-混组合梁承载能力和外观差别较小;600℃后,BFRP筋劣化,削弱了混凝土板刚度和强度,导致BFRP筋钢-混组合梁承载能力比普通钢筋钢-混组合梁降低更多;BFRP筋钢-混组合梁因整体刚度较小,加载后变形更大。高温后两种钢-混组合梁破坏模式相似,均为剪切破坏,有明显弹性、弹塑性和破坏阶段;600℃时,两种钢-混组合梁延性大幅降低,塑性变形减少,破坏较为突然。研究成果可为BFRP筋在钢-混组合梁中的应用提供参考。 展开更多
关键词 钢-混组合梁 模型试验 高温 BFRP筋 力学性能
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