文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
工程水泥基复合材料的叠层修补和破坏机理的研究
姓名:宋斌
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:俞家欢
2010-01
硕士研究生学位论文摘要Ⅰ
摘要
本文研究的是一种工程水泥基复合材料(ECC)作为叠层修补已破坏的混凝土结构。
ECC 是一种高韧性纤维增强水泥基复合材料,在张力荷载下,有着像金属一样的特性。
在单轴拉伸应力应变曲线中显示有“屈服”点,形成应变硬化,可获得 3%以上的拉应变能
力,最高可达 8%,使得材料延性比普通混凝土或纤维混凝土至少提高了两个数量级。
ECC 也有独特的开裂行为。当荷载超出弹性范围内,ECC 的主裂缝宽度低于 100 微米。
对 ECC 作为叠层修补材料的介绍,不仅在耐久性方面,而且对结构性能进行了研
究。材料的高韧性使得其在应用方面具有着高性能。关键是要制定可靠的设计方法,特
别是界面处理的问题,以便得到最佳延性。实际上,根据所需性能,通过基体表面的处
理技术,可以实现最佳的粘结。
ECC 具有高韧性力学性能,这种材料的母体用合成纤维增强,本研究使用的是聚乙
烯醇(PVA)纤维。在应力下纤维促使应变硬化,应变硬化发生在第一条裂缝开始时,
并且伴随着高韧性,这是由于多微裂缝的原因。开裂继续进行,直到拉伸载荷的增加导
致现有裂纹的破坏。
本文描述了在试验中观察混凝土/ECC 体系界面裂纹的俘获机理。该机理涉及到界面
裂纹延伸的周期,界面裂纹进入 ECC 中的分叉,和分叉裂缝的捕获。在此过程中,宏观
承载能力不断增加,形成这种两相材料的高强度和高韧性特点。
试验测试表明 ECC 叠层修补体系的荷载承载能力和这个体系延性对比传统混凝土叠
层体系有了显着改善。ECC 的应用同样遵守叠层体系的脱层失效模式或是剥落失效模
式。当 ECC 作叠层修补材料,这些失效模式就会被抑制。ECC 独特的材料性能,使它成
为耐久性修补应用的理想材料。

关键词:ECC;叠层修补;延性;多裂缝;捕获机理;失效模式
II Abstract 硕士研究生学位论文
Abstract
This paper reviews recent research on the application of an engineered cementitious
composite (ECC) as overlay in the repair of deteriorated concrete structures. ECC is an ultra-
ductile fiber reinforced cement posite, which has metal-like features when loaded in
tension. The uniaxial tensile stress-strain curve shows a ‘yield’ point, followed by strain-
hardening up to several percent strain,resulting in a material ductility of at least two orders of
magnitude higher parison to normal concrete or standard fiber reinforced concrete. ECC
also has unique cracking behavior. When loaded to beyond the elastic range, ECC maintains
crack width to below 100 µm, even when deformed to several percent tensile strain.
The introduction of ECC as an overlay material,addresses not only durability aspects but
also structural performance. The associated ductility of the material induces a high performance
aspect where applied. It is crucial to execute reliable design methods, especially at interfacial
level, in order to harness the ductility at hand. The f