新型超高韧性水泥基修复材料体积稳定性能研究
毕业设计文献综述
摘 要
常用的水泥基材料具有脆性大、抗拉强度低、韧性差和易开裂等缺点,在实际工程中往往导致结构的破坏,影响其正常使用。因此,控制水泥基材料裂缝的发生和发展、提高其耐久性能成为了混凝土界普遍关注的一个问题。新研制的超高韧性水泥基复合材料(UItra High Toughness Cementitious ComPosite,简称UHTCC,国外称之为Engineered Cementitious ComPosites,简称ECC)具有优良的韧性和能量吸收能力,在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性,因此在实际工程中有着广泛的应用前景。然而因为材料的体积稳定性能与结构的耐久性能密切相关,所以UHTCC体积稳定性能受到工程界的普遍关注。
关键词：超高韧性水泥基；体积稳定性；耐久性；
1.研究背景及意义
水泥混凝土材料长期以来作为一种坚固耐久的大宗建筑材料已有150年的历史,经过长期的实践证明混凝土材料的耐久性能受到越来越大的挑战。特别是随着现代混凝土技术的发展,混凝土的耐久性问题越来越突出。通常对水泥混凝土的耐久性都考虑抗渗性、抗冻性、对环境介质的抗腐蚀性和碱集料反应,因为这些因素是破坏水泥基材料的主要因素。但是,水泥基材料的体积稳定性对耐久性的影响却不容忽视。如果体积稳定性不好,在水泥混凝土浇注完一段时间后,将由于体积变化而产生内应力,当应力达到一定水平的时候,就会在薄弱部位产生裂纹。裂纹的产生将使该水泥基材料的力学性能降低,从而使得结构安全性受到影响。更为重要的是,裂纹给环境介质的侵入提供了通道,也就是说因体积变化引起的开裂破坏会加剧以上影响耐久性的各种因素所造成的破坏。目前因体积变化引起开裂破坏己经引起了国内外的普遍关注。
混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂的缺点是导致其耐久性降低的一个重要因素。混凝土在硬化和使用过程中,由于材料自身和外来因素的作用,存在大量微裂纹。这些微裂纹显著降低了混凝土的抗渗性,各种有害离子伴随着水进入混凝土内部,从而导致包括强度降低、表面剥落和溃散、钢筋腐蚀、冻害等作用的发生,危害非常严重。为了克服普通混凝土的抗拉强度低、脆性大、易开裂等缺点,纤维混凝土被研究并推广使用。纤维混凝土是指以水泥浆、砂浆或混凝土为基材,以非连续的短纤维或者连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料的总称。纤维混凝土能够提高混凝土的韧性、抗裂性和抗渗性,从而能有效的提高其耐久性。此外，由于高强混凝土一般具有胶凝材料用量大、水胶比低以及组分复杂等特点，会导致其早期容易开裂，为有害物质进入混凝土内部提供了通道，进而导致混凝土内部钢筋锈蚀，加速裂缝处混凝土的碳化剥落，以及造成混凝土本身性能的衰退，降低混凝土服役过程中的安全性和使用寿命，使得混凝土结构过早退出服役，造成经济损失、资源浪费以及环境污染等一系列问题。
我国研究和应用纤维混凝土开始于20世纪70年代。实际应用较多的是玻璃纤维混凝土和钢纤维混凝土,近期碳纤维混凝土和合成纤维混凝土的应用开始增多。在实际工程应用中,纤维混凝土技术也取得了丰硕成果,如上海8万人体育场看台、上海瑞安广场地下工程、复旦大学体育中心游泳馆露天游泳池、东方明珠电视塔、宁波白溪水库二期工程面板坝等工程。在桥梁工程中，较多的工程实践表明，采用普通的高强混凝土材料，仅仅靠提高材料强度还不能满足桥梁的抗裂及耐久性要求，高强、高韧化是土木建筑及交通领域对材料性能要求的发展趋势。
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