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超强高韧性钢丝网树脂混凝土复合材料

发布日期:2023-04-23 10:19  浏览次数:次

材料概述

超强高韧性钢丝网树脂混凝土复合材料(图1)

超强高韧性钢丝网树脂混凝土复合材料是一种面向桥梁维修加固需求的新型复合加固体系。它以超高韧性水泥基复合材料(ECC,Engineered Cementitious Composite)为基材,结合纤维增强聚合物(FRP)网格或钢丝网,用于提升既有混凝土构件的抗裂性、承载力与延性。

研发背景

改革开放以来,我国交通公路建设发展迅速,桥梁建设充满活力,关键技术水平达到国际**地位,桥梁总数也居于国际前列。然而,受施工阶段及后续运行期间一系列条件限制,部分桥梁在建成初期的状况并不理想。随着人们对桥梁安全隐患的重视,桥梁加固工程日益增多。

目前桥梁加固领域尚缺乏完善的后评价思想体系,不清楚加固后桥梁应按照何种方式与流程进行评价,难以开展系统的工作。只有通过对桥梁的评估,才能深入了解桥梁的实际情况,**描述桥梁的加固效果。在具体调查研究过程中,在现有公路建设项目评价的基础上,结合桥梁维修加固项目的特点,提出了适用于桥梁工程评价的主要内容体系,包括:

  • 维修加固项目设计方案评价
  • 维修加固项目施工阶段评价
  • 维修加固项目施工管理评价
  • 桥梁维修加固技术条件评价
  • 桥梁维修加固后剩余使用寿命评价
  • 相关经验总结与教学
技术原理与创新点

研究旨在充分发挥纤维增强聚合物复合材料(FRP)加固材料的优点与效率,同时克服传统纤维网格提升砂浆抗裂性差的缺陷。为此,提出将超高韧性水泥基材料(ECC)用作FRP网格的无机粘结剂,形成新型复合材料,但相关基础研究仍较缺乏。

本项目以新型聚乙烯(PE)ECC为基材,重点研究FRP grid/ECC加固混凝土柱的加固体系。研究以标准化混凝土圆柱为试验对象,以新型ECC材料为基础,采用不同强度的素混凝土以及不同网格材料,考察该加固方法对混凝土轴心受压性能的影响。

试验方案与结果
  • 研究对象:标准化混凝土圆柱,采用素混凝土与不同网格材料组合。
  • 网格材料:玄武岩纤维增强聚合物复合材料(BFRP)网格与碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)网格。
  • 试验目的:研究该加固方法对混凝土轴心受压性能的影响。
  • 试验结果:该加固方法能有效缓解素混凝土的延性压溃破坏,提高峰值强度与压延性。
加固体系与计算方法

根据FRP grid/ECC材料的特点,提出两阶段FRP grid/ECC加固系统,并据此提出加固素混凝土圆柱承载力的计算方法,为工程设计与应用提供理论依据。

两阶段受力思路:先由ECC基材承担初期约束与抗裂作用,待受力发展后由FRP网格发挥增强与约束作用,二者协同提升构件的承载力与延性。
关键提示
应用要点:该复合材料体系适用于桥梁等混凝土结构的维修加固。设计与施工时需结合构件实际强度、网格类型(BFRP/CFRP)及ECC基材性能进行匹配,并以两阶段加固系统的计算方法确定承载力,确保加固效果**、可评价。

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