超高韧性水泥基复合材料弯曲性能及韧性评价方法

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1、第43卷第3期土木工程学报Vo1．43No．32010年3月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALMar．20l0超高韧性水泥基复合材料弯曲性能及韧性评价方法李贺东徐世娘(1．大连理工大学，辽宁大连116024；2．浙江大学，杭州310058)摘要：本文利用薄板试件和梁试件，采用三分点加载，对超高韧性水泥基复合材料(UltraHighToughnessCementitiousComposite，简称UHTCC)的受弯性能进行了试验研究，并在试验结果的基础上探讨了适于UHTCC弯曲韧性的评

2、价方法。薄板四点弯曲试验表明，UHTCC材料具有可与金属相比拟的弯曲变形能力。四点弯曲梁试验表明，UHTCC材料具有优异的裂缝无害化分散能力，在荷载达到峰值裂缝开始局部化扩展之前，裂缝在整个梁深几乎始终以扁平形式存在和扩展，宽度始终保持在几十个微米量级，不同梁深位置的变形协调通过裂缝条数的变化实现。梁试验表明，UHTCC具有非常高的耗能能力，到达峰值荷载时消耗的能量是对应钢纤维消耗能量的13倍，该材料试件在跨中挠度达到1／60时仍能够保持良好的完整性，是用于结构抗震的理想材料。在弯曲韧性的评价方法分析中发

3、现，ASTMC1018方法中的韧性指数用于评价UHTCC可能会引起一定的误导，将限定计算挠度扩展后的JSCE—SF4方法能够很好地描述该材料的耗能能力，而本文定义的“变形硬化系数法”通过给出不同变形情况下的抗弯强度，不仅能够有效评价UHTCC的韧性特征，也能够很好地满足当前结构设计的需求，总之，经过改进后的JSCE—SF4方法结合“变形硬化系数法”能够从能量和强度丽个方面全面地评价UHTCC的弯曲韧性。关键词：超高韧性水泥基复合材料；聚乙烯醇纤维；四点弯曲试验；弯曲韧性；裂缝；变形硬化中图分类号：TU50

4、2．6TU528．58文献标识码：A文章编号：1000—131X(2010)03-0032-08ResearchonflexuralpropertiesandflexuraltoughnessevaluationmethodofultrahightoughnesscementitiouscompositesLiHedongXuShilang(1．DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China；2．ZhejiangUniversity，Hangzhou3100

5、58，China)Abstract：AnexperimentalstudyontheflexuralpropertiesofUltraHighToughnessCementitiousComposites(UⅢrCC)wascarriedout．anddiscussionsonhowtoefectivelyevaluatetheflexuraltoughBessofUHTCCwerepresented．‰e—pointbendingtestsonthinplatesindicatethattheUHTCC

6、possessesultrahighdeformabilitycomparablewithmeta1．Three—pointbendingtestsonbeamsindicatethattheU}ITCCcaneffectivelydisperseharmfulcracksintoharmlessonesandmaintainexcellentintegrityevenunderlargemid—spandeflectionofahout／／60．ThetestsalSOrevealthattheUHTC

7、Cpossessedultrahighenergydissipationcapacity，13timesthatofSFRCuntiltheloadsreachtherespectivepeakvalues．ItiSfoundthatASTMC1018methodiSnotappropriateforU}ITCC．whilethemodifiedJSCE。SF4combinedwiththeproposedDeflectionHardeningIndicesmethodmayprovideoveralle

8、valuationoftheflexuraltoughnessofUHTCC．Keywords：UHTCC；PVAfiber；third—pointbendingtest；flexuraltoughness；crack；deformationhardeningE-mail：shilangxu@126．con沈阳地铁等为代表在全国范围内掀起的地铁热，以及引言各地高层和超高层的不断涌现，都标志着我国的基础设施已经进入了新一轮的建设