超高韧性水泥基复合材料在高性能建筑结构中的基本应用(徐世烺,李庆华著)思维导图

超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用作者：吴东真来源：《科学与财富》2015年第11期摘要：超高韧性水泥基复合材料因为其本身具备着重量轻、韧性好、强度高、裂缝控制性好的优势得到了广泛的应用，已经成为各类工程项目中采用最多的施工材料之一，但是它并非是完美无缺的，它本身存在着收缩大、材料成本高的缺陷限制了其在我国大体量工程中的推广和使用。

为此，在这里我们有必要对其研究进展和应用情况进行分析。

关键词：水泥；超高韧性水泥基复合材料；混凝土；耐久性；裂缝自从十九世纪二十年代水泥问世至今，水泥混凝土施工技术的应用越来越受到人们的重视，由其引发的混凝土施工技术也深受着人们的重视。

近年来，水泥混凝土已成为建筑领域施工的主要材料之一，是我国建筑产业中使用最广、应用最成功的结构材料。

当前，就我国的建筑工程施工分析，其中有七成以上都是由混凝土结构构成的，且每年都有大量的混凝土结构涌现而出，为建筑事业发展增添色彩。

超高韧性水泥基复合材料便是基于这种时代背景下产生的一种新技术，它的应用已成为整个工程领域中最受关注的一部分。

1 超高韧性水泥基复合材料概念水泥复合材料是现代化社会发展中主要的建筑原材料之一，是基于可持续发展思想观念下形成的一套施工新技术，它的应用本身具备着高强化、高性能、高耐久性的重大优势，同时也是整个水泥混凝土发展的主导性方向。

在目前的工程施工建设中，传统的水泥基复合材料也就是水泥混凝土材料的应用日趋广泛，它已成为最为典型的脆性材料，是实现建筑结构高耐久性、改善建筑结构脆性、提高建筑结构韧性必须要重视的问题，而材料复合化则是解决这一问题的最终手段。

1.1 混凝土性能混凝土结构本身具备着抗拉强度低、韧性差、容易开裂且难以控制的缺陷，因此在传统的工程施工建设中，尤其是以钢筋混凝土结构为主的工程，裂缝问题的出现比比皆是，由此引发的工程施工事故时有发生，给工程建设带来严重的影响，也给人们生活和工作带来了不必要的威胁。

超高韧性水泥基复合材料在隧道二次衬砌中的应用分析
豆红强;王福建;韩同春
【期刊名称】《交通科技》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)以其良好的延性和多裂缝稳态开展性能,近年来受到工程界的青睐.通过建立模拟隧道空间开挖的二维有限元模型,对由UHTCC和普通混凝土构成的二次衬砌的内力、安全系数以及洞周位移等进行了对比分析,研究了二次衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响.计算结果表明,二次衬砌结构的安全系数随衬砌截面厚度呈非线性增加,由于UHTCC具有低刚度、高韧性的特点,在同等条件下,UHTCC材料的二衬支护结构的安全系数较普通混凝
土材料提高2～3倍.
【总页数】4页(P87-90)
【作者】豆红强;王福建;韩同春
【作者单位】浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州 310058;浙江大学交通
工程研究所杭州 310058;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州 310058【正文语种】中文
【相关文献】
1.钢筋与超高韧性水泥基复合材料粘结性能在ABAQUS中的模拟 [J], 周青山
2.浅谈超高韧性水泥基复合材料在桥梁湿接缝中的应用 [J], 廖建军
3.内埋炸药下超高韧性水泥基复合材料的抗爆性能 [J], 吴平;徐世烺;李庆华;周飞;
陈柏锟;蒋霄;AL MANSOUR Ahmed
4.喷射超高韧性水泥基复合材料导热系数的确定 [J], 段素萍;吴平;石振邦
5.超高韧性水泥基复合材料弯曲韧性研究 [J], 高杰;张暄;韩乐冰;王飞;管延华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用发布时间：2021-06-22T09:25:20.017Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：王燕[导读] 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。

身份证号码：37250119750103XXXX 聊城市三优装饰工程有限公司山东聊城 252000 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。

这种材料的特点不同于以前的纤维增强材料，依靠通过增加大体积含量的维来获得高性能，而是基于材料微观结构设计的一种具有超高韧性的新型复合料，这种材料在荷载作用下具有明显的应变硬化特征，在直接拉伸作用下可产生多条细微裂缝，稳定的拉应变能够达到左右。

鉴于此，本文主要分析探讨了超高韧性水泥基复合材料构件受剪性能试验方面的内容，以供参阅。

关键词：超高韧性水泥；基复合材料；构件；受剪性能 1 超高韧性水泥基复合材料配制及力学性能试验在混凝土中掺入纤维是提高材料钢性及耐久性等性能的有效途径，一般的纤维混凝土是通过添加长的连续纤维来提髙材料性能，形成高性能纤维混凝土，这种材料的缺陷在于虽然能够有效地提高靭性，但是当构件开裂后，添加的纤维材料一般会被拉断或失去粘结力从基体中脱落，承载能力随之下降，而且一般添加的纤维体积含量较大。

超高韧性水泥基复合材料是通过微观物理力学设计，使得基体朝度、界面粘结和纤维特性三者达到最优组合，当构件开裂后，纤维能够发挥桥联作用，继续承受荷载，并伴随裂缝开展逐渐从基体中拔出，在此过程中荷载反而有所提高，大量新的微裂缝不断产生，材料经历应变硬化阶段，通过自身的不断变形来实现延性破坏；产生的裂缝也没有太大的破坏性，而是没有危害的微裂缝，整个加载过程也是损伤累计的过程，最终使得材料具有较高的初性和断裂能。

高韧性水泥基材料的特性及其在桥梁结构中的应用现状罗小琪;陈露一【摘要】文章介绍了高韧性水泥基材料的定义,基本力学特性及在桥梁结构中的应用现状.在基本力学特性方面阐述了高韧性水泥基材料的受压、受拉、弯曲、抗剪特性及自修复性能;在桥梁结构中的应用现状方面,从ECC桥面修补或加固、钢/ECC组合桥面板、ECC韧性连接板及FRP网格与ECC的组合应用等几个方面做了简单介绍.%This paper introduces the definition of engineered cementitious composites material and its basic mechanical properties and the present situation of application in bridge structure.In the aspect of basic mechanical properties,the paper expounds thecompression,tensile,bending and shear properties and self-healing capability of ECC.In the aspect of the application situation of bridge structure,this paper gives a brief introduction of ECC bridge deck repair or strengthen,steel/ECC composite deck,ECC ductile connection plate and the combinatorial application of FRP grid and ECC.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】5页(P8-12)【关键词】高韧性水泥基材料;性能;桥梁结构;应用【作者】罗小琪;陈露一【作者单位】中铁大桥科学研究院有限公司,武汉 430034;中铁大桥科学研究院有限公司,武汉 430034【正文语种】中文自从19世纪末第一次应用于工程实际以来，混凝土一直是应用最广泛的结构材料。

超高韧性水泥基复合材料试验研究摘要：本文主要研究了超高韧性水泥基复合材料的试验制备及其性能表征。

通过优化材料选择和工艺流程，成功制备出具有优异韧性的水泥基复合材料。

本文的研究成果对于推动水泥基复合材料的发展具有一定的理论和实践意义。

关键词：超高韧性，水泥基复合材料，材料选择，工艺流程，性能测试。

引言：水泥基复合材料是一种由水泥、增强体和外加剂等组成的新型复合材料。

由于其具有高强度、高韧性、抗腐蚀、耐久性强等特点，被广泛应用于桥梁、道路、建筑等领域。

随着科学技术的发展，人们对水泥基复合材料的要求越来越高，尤其是对其韧性的要求。

因此，开展超高韧性水泥基复合材料的试验研究具有重要的现实意义。

材料选择：在本次研究中，我们选择了高强度水泥、纤维增强体、减水剂等为主要原材料。

其中，高强度水泥提供了优异的强度和耐久性；纤维增强体（如钢纤维、聚丙烯纤维等）可以有效地提高材料的韧性；减水剂则有助于改善材料的可加工性和力学性能。

工艺流程：制备超高韧性水泥基复合材料的工艺流程如下：首先将原材料按照一定比例混合均匀，然后加入适量的水进行搅拌，最后在压力机中压制成型并养护。

其中，搅拌时间的控制、压力机的压制压力和养护条件的设定等因素都会对材料的性能产生影响。

性能测试：为了表征超高韧性水泥基复合材料的性能，我们对其进行了抗压强度、抗折强度、韧性等指标的测试。

测试结果表明，该材料具有优异的力学性能，其抗压强度和抗折强度均高于普通水泥基复合材料，同时，其韧性也得到了显著提高。

通过本次试验研究，我们成功地制备出了具有优异韧性的超高韧性水泥基复合材料。

通过对材料选择和工艺流程的优化，实现了对该材料的力学性能的有效提升。

本文还对制备过程中的影响因素进行了分析，为进一步优化制备工艺提供了理论依据。

然而，本研究仍存在一定的局限性。

例如，对于材料韧性的提高机制以及制备工艺与材料性能之间的内在尚需深入探讨。

未来研究方向可以包括：进一步优化纤维增强体的分散和拌合工艺，探究不同纤维对材料韧性的影响机制，以及开展针对不同应用场景的超高韧性水泥基复合材料的优化设计和制备技术研究。

超高韧性水泥基复合材料耐久性能研究作者：李科侯亚辉来源：《城市建设理论研究》2012年第30期摘要：超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是一种新型建筑材料，它既具有优良的抗拉与抗压能力，同时又具有良好的耐久性能。

本文通过两个关于超高韧性水泥基复合材料耐久性的实验，证明了该水泥在工程耐久性能方面具有独特的优势。

关键词：超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)；耐久性；抗裂缝能力；抗冻融能力Abstract:Ultra high toughness cementitious composites is a new kind of construction material with excellent tensile and compression resistance and excellent durability. Based on two experiments of the durability of ultra high toughness cementitious composites, the unique advantage of this mateial in durability is proved.Key words: ultra high toughness cementitious composites; durability; anti-crack performance; anti-freeze performance中图分类号：U461.7+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）1 引言为减少乃至消除混凝土早期收缩裂缝、减小荷载裂缝、提高材料的抗冻性，近年来纤维混凝土材料得到了广泛的应用[1]，如聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土等的使用都取得了良好的效果。

但这些纤维混凝土在荷载作用下仍然无法有效控制裂缝宽度，在直接拉伸荷载作用下仍表现出应变软化特性，在展示高于普通混凝土韧性的同时通常以较宽的有害裂缝为代价，同时抗冻融循环的能力也不明显。

2019年1月8日，在国家科学技术
奖励大会上，浙江大学建筑工程学院
徐世烺教授领衔的“重大工程结构安
全服役的高韧性纤维混凝土制备与
应用关键技术”获国家技术发明奖二
等奖。

徐世烺团队研发的这一“2.0版
本”高韧性混凝土，突破混凝土材料脆
性易裂、界面薄弱易裂、结构受拉开裂
三大瓶颈，在先进基础材料领域取得了
新的突破，为基础设施长期安全及实
现更长寿命贡献了中国智慧。

徐世烺在2018年度国家科技奖励大会现场先进基础材料——高韧性混凝土
——记2018年度国家技术发明奖二等奖获得者徐世烺
本刊记者　蔡 萌
如是说。

高性能水泥基复合材料的性能分析及应用研究概述发表时间：2019-04-02T11:08:48.373Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：夏春强[导读] 关系到整个建筑的施工和质量。

本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。

胜利油田营海集团山东东营 257087摘要:我国建筑业正处于快速发展时期，为提高建筑施工质量，保障建筑使用性能，各种新材料和新工艺不断引入到建筑行业，水泥是建筑施工中使用最多的材料之一，关系到整个建筑的施工和质量。

本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。

关键词：水泥基复合材料；性能；应用引言21世纪以来，科学技术高速发展，社会时代飞速进步，伴随着环境恶化、资源紧缺和能源危机问题日益凸显。

这些问题的出现对人类的可持续发展提出了新的挑战，同样也对我们材料科学提出了更高的要求。

因此，高性能水泥基复合材料的出现和应用将会存在巨大潜力。

1水泥基复合材料的发展混凝土作为一种力学性能优良的建筑材料，已广泛应用于在土木工程的各个领域。

但其仍存在以下两方面的问题:1)由混凝土开裂引起的耐久性问题。

结构中的混凝土往往处于裂缝状态。

裂缝的形成会引起钢筋锈蚀，降低混凝土的承载能力。

同时，外界的有害影响也会侵入结构部件内部，降低结构的耐久性能。

2)极端荷载条件下的脆性破坏问题。

已有的研究工作表明，在爆炸与冲击等高速动荷载作用下，混凝土材料往往呈现脆性破坏模式，导致结构破坏具有突然性，不利于人员避险。

同时混凝土材料失效时会产生飞散的破片从而对结构内部的人员与设备造成伤害。

混凝土材料在正常工作荷载下的开裂及在高速动荷载作用下的破碎与剥落的原因在于其本身断裂韧性和抗拉强度的不足。

因此，有必要采用一定的方法改善和优化混凝土材料的力学性能，增加其断裂韧性，从而提高其抗拉强度。

近年来，国内展开了对水泥复合材料材料的研究，徐世烺团队的研究成果具有代表性，该团队定义了一种超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)，使用的纤维体积掺量不超过2．5%，并且硬化后具有应变-硬化的特性。

超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用摘要：超高韧性水泥基复合材料因具有突出性能优势，在工程领域展现中良好应用前景，本文从材料基本性能、设计原理、组分构成三个方面分析已有研究进展，并探究材料在工程中的具体应用，以便确定材料的下一步研究方向。

关键词：超高韧性水泥基复合材料；研究进展；工程应用引言：超高韧性水泥基复合材料（ECC）基于细观力学理念、断裂力学原理进行设计，对材料纤维、基体、纤维基体界面均进行调整，复合材料硬化后将出现明显的准应变硬化特征，从而使拉应变能力超过普通混凝土的100~300倍。

近年来，随着研究的深入，从不同角度对材料性能进行了优化，使材料优势更为突出。

为不断提高材料性能，通过综合论述相关研究进展、工程应用现状，能够更全面了解材料性能以及应用上的不足，确定未来研究方向。

1 ECC材料的研究进展1.1.基本性能研究目前研究中发现ECC材料具有以下性能优势：（1）受压特性，由于材料中不含粗骨料，较之传统混凝土其弹性模量下降，水灰比有了明显优化，从而使应变能力超过传统混凝土的0.5%；（2）抗弯能力，随着弯曲荷载作用加大，ECC 材料展现出具有弯曲-硬化特性、微小多裂缝特性、超高弯曲韧性等性能，主要与材料中掺杂的碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等相关，且使用过程中，任何浇筑方式均对材料抗弯性能无影响；（3）抗剪性能，在相同条件下进行测试，采用ECC材料制作无配筋小梁与传统混凝土制作小梁并进行抗剪强度相比，差距为40%，而且梁的跨中极限挠度也超出传统混凝土梁的50%，由此可以看出，ECC材料在荷载作用下，可逐渐产生裂缝，但裂缝呈密集、微小状分布，从而不会导致刚度突然下降，与传统混凝土出现的典型性脆性破坏特征有着本质的区别，从而使材料具有更强大的剪切变形能力与抗剪承载能力；（4）抗疲劳性能，ECC材料的疲劳寿命超过200万次循环，且抗疲劳荷载也显著超出传统混凝土，从而决定疲劳荷载下也能够有效进行裂缝控制，有实验中使ECC板经过10万次循环，发现其裂缝宽度变化幅度仅在50μm内，而普通混凝土板经过10万次循环后，最大裂缝宽度超过600μm[1]。

高性能水泥基复合材料在建筑工程中的应用摘要：当前，我国经济飞速发展，人们生活水平不断提高，建筑工程建水平也逐渐提升。

现代建筑设计的快速发展,得益于日益完善的建筑设计理念与不断创新的建筑材料,在传统建筑工程施工过程中,以高性能水泥基复合材料为代表的创新建筑材料得到了广泛应用。

基于此，本文主要对高性能水泥基复合材料在建筑工程中的应用进行论述，详情如下。

关键词：高性能水泥基；复合材料；建筑工程；应用引言相比较传统建筑材料来说,高性能水泥基复合材料能够有效适应各种建筑结构与建筑施工环境,其成本低、制备工艺简单,且具有一定的环保性,这与现阶段广泛提倡的绿色建筑理念相适应,并推动了现代建筑设计的发展。

1纳米复合材料水泥混凝土在房屋基础结构中的应用在房屋基础结构中，往往受到地下水分的侵蚀，加上自身的受力特点，要求基础结构所使用的混凝土需要拥有较好密实性、抗压强度及抗折强度。

总之对混凝土的要求较高，普通混凝土很难满足其相关要求，特别是一些高层建筑或重大工程，因此需要发明一种具有良好密实程度、且抗压强度、抗折强度及变形性能良好的混凝土。

在这种情况下，单一的纳米材料混凝土目前很难达到上述要求，于是科研技术人员便着手开展复合纳米材料对水泥混凝土性能的研究工作，试图通过纳米材料之间的互补性提升水泥混凝土的技术性能。

但是受限于研究起步晚、学科交叉影响较大，我国在该领域的研究始终未能有较大的建树。

同时，相关工程的应用更是鲜有报道，很多施工单位以研究成果不成熟，实体工程应用效果不清晰拒绝在其工程当中使用复合纳米材料水泥混凝土，由此可见，纳米复合材料水泥混凝土的研究、设计与应用已经得迫在眉睫。

纳米复合材料水泥混凝土在力学性能方面具有非常好的性能，这非常符合高层建筑基础结构对水泥混凝土的要求。

为此，依托相关工程企业，在某高层建设过程中，使用了本研究成果，具体情况如下:工程所采用的纳米复合材料水泥混凝土的各项性能均满足相关要求，同时表现优良，从坍落度及现场泵送情况来看，其施工和易性良好，凝结硬化后未发现模板填充不实的现象，且与钢筋的握裹情况良好，得到了现场技术人员的肯定。

文章编号：1000-6869（2016）01-0135-08DOI：10．14006/j．jzjgxb．2016．01．015超高韧性水泥基复合材料单轴压缩疲劳性能研究李庆华，黄博滔，周宝民，徐世烺（浙江大学高性能建筑结构与材料研究所，浙江杭州310058）摘要：对超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）进行单轴压缩疲劳试验，研究其压缩疲劳寿命、疲劳变形特征、纤维破坏形态以及疲劳寿命方程。

结果表明：在单轴压缩疲劳荷载作用下，UHTCC材料的三阶段变形特征与普通混凝土以及钢纤维混凝土类似，所不同的是，该材料在疲劳荷载作用下的变形明显大于其静载包络线，具有更优异的变形能力，在疲劳破坏时呈现更显著的延性特征；疲劳破坏后，疲劳破坏面上的纤维受到严重挤压，其形态不同于纤维初始形态以及单调荷载作用下纤维的破坏形态。

UHTCC材料的压缩疲劳寿命服从威布尔分布，p-S-N双对数方程可根据威布尔参数拟合得到。

该研究结果可为UHTCC材料的工程应用提供参考。

关键词：超高韧性水泥基复合材料；单轴压缩疲劳试验；变形特征；疲劳寿命方程中图分类号：TU528.572TU317.1文献标志码：AStudy on compression fatigue properties of ultra hightoughness cementitious compositesLI Qinghua，HUANG Botao，ZHOU Baomin，XU Shilang（Institute of Advanced Engineering Structures and Materials，Zhejiang University，Hangzhou310058，China）Abstract：This paper presents a experimental study on compression fatigue properties of ultra high toughness cementitious composites（UHTCC）．In this study，the fatigue life，deformation capacity，fiber failure mode and p-S-N relationship of ultra high toughness cementitious composites were investigated．It is observed that，the three-stage deformation pattern of ultra high toughness cementitious composites is similar to those of concrete and fiber reinforced concrete．In addition，different from concrete or fiber reinforced concrete，the maximum deformation of ultra high toughness cementitious composites at failure under fatigue load is larger than the monotonic envelope，which indicates this material owns higher deformation capacity and shows more ductility at failure．Moreover，the end of fibers on failure plane suffers from extrusion under fatigue load and shows a new failure mode，which is different from that of monotonic load．The fatigue life of ultra high toughness cementitious composites specimens obeys two-parameter Weibull distribution and the corresponding relationship between fatigue life and failure probability was given．When a failure probability p is given，the corresponding fatigue life N at certain stress level S could be calculated．The results of this investigation could be proposed for potential application of ultra high toughness cementitious composites．Keywords：ultra high toughness cementitious composites；uniaxial compression fatigue test；deformation feature；p-S-N equation基金项目：国家自然科学基金项目（51378462，51008270）。

高性能水泥基复合材料的性能分析及应用研究概述本文阐述的超高韧性水泥基复合材料属于应变硬化材料，延性好，高损伤容限，在荷载作用下，承载力高于普通混凝土，多形成无害裂缝，可以广泛用于抗震要求严格的结裂缝控制严格、抗震耗能要求较高的结构或结构构件中，应用前景可观。

标签：UHTCC材料;材料性能分析;工程应用研究20世纪60年代以来，对于高性能水泥基复合材料的研究工作已经取得大量的成果。

随着理论实验研究和工程应用研究工作的深入展开，一系列高性能纤维增强水泥基复合材料相继成功研发。

2008年国内成功研制出当聚乙烯醇（PV A）纤维含量仅为2%时，拉伸应变稳定在0.03～0.05，裂缝宽度有效控制在100μm 以内，呈现多条细密裂缝开裂形态的超高韧性水泥基复合材料UHTCC[1]。

1 基本性能纤维增强水泥基材料一般可划分为变形硬化和变形软化两类，其中变形硬化材料又可细分为应变硬化和应变软化。

应变硬化材料具有裂缝形成后的材料强度会大于初裂强度，试件应变均匀且多缝开裂的典型特点。

UHTCC材料在直接拉伸和弯曲荷载作用下均表现出应变硬化材料的受力和变形特点。

UHTCC材料在单轴拉伸试验过程中表现出应变硬化的本构特性，极限抗拉强度可稳定达到6.0MPa，峰值拉应变接近3.6%;且该材料裂缝无害化分散能力突出，即便在峰值荷载作用下，裂缝宽度仍可以有效控制在100μm以内，有些甚至可以控制在50μm以内。

UHTCC材料的压缩性能试验研究表明，在水泥基体材料中添加适当比例的纤维能改善材料的应力应变关系，使UHTCC具有的开裂后的荷载承受能力、压缩韧性和塑性变形性能明显优于混凝土。

UHTCC和混凝土的多轴压缩试验发现，与普通混凝土相比，UHTCC材料在侧向压力存在的情况下，强度和延性改善幅度更明显。

UHTCC梁构件承受横向荷载作用时表现出应变硬化和多缝开裂的特点，但与直接拉伸性能并不完全相同。

UHTCC梁试件受弯出现第一条裂缝后，裂缝宽度可以稳定在非常细窄的水平，此时材料的开裂强度与单向开裂强度几乎相等。

2009年9月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO第40卷　第9期收稿日期:2008212212基金项目:国家自然科学基金重点项目(50438010);南水北调工程建设重大关键技术研究及应用(J G ZX JJ2006213)作者简介:徐世　(1953-),男,湖北人,博士,教授,主要从事混凝土断裂力学基本理论与工程应用、新型材料与结构、超高韧性水泥基复合材料和非金属纤维编织网增强混凝土结构研究。

E 2mail :slxu @文章编号:055929350(2009)0921055209超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能徐世　,蔡向荣(大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室结构分室,辽宁大连　116024)摘要:研制了采用高强高弹模聚乙烯醇纤维作为增强材,以精制水泥砂浆为基体的超高韧性水泥基复合材料。

本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和抗裂性能。

试验结果表明,该材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。

极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm 左右。

拉伸和弯曲试验测得的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm 左右。

其抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。

通过三点弯曲断裂试验证明,该材料的峰值荷载及其对应变形都较基体有明显的提高。

缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,该材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时该材料具有对小缺口不敏感的特性。

4种试验的结果证明该材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。

关键词:超高韧性水泥基复合材料;假应变硬化;多缝开裂;高延性;高韧性;高能量吸收能力中图分类号:T U5281572文献标识码:A1　研究背景水利工程是我国的一项基础产业工程,目前我国正在大规模、高速度地进行水利开发,2008年第四季度国家新增200亿元中央水利建设投资加快水利基础设施建设。

超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究一、本文概述本文旨在深入研究超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）在加固混凝土结构中的应用，特别是其在界面力学性能与耐久性能方面的表现。

混凝土结构的加固与修复一直是土木工程领域的重要研究课题，而UHTCC作为一种新型的高性能材料，具有优异的拉伸性能、裂缝控制能力以及耐久性能，因此在加固混凝土结构方面具有广阔的应用前景。

本文将首先介绍UHTCC的基本性能和特点，包括其组成、制备工艺以及力学性能等方面的内容。

随后，将通过实验研究和理论分析，探讨UHTCC与混凝土之间的界面力学性能，包括界面粘结强度、界面破坏模式等方面。

在此基础上，本文将进一步研究UHTCC加固混凝土结构的耐久性能，包括其在长期荷载作用、化学腐蚀、冻融循环等复杂环境下的性能退化规律及机理。

本文的研究结果将为UHTCC在加固混凝土结构中的应用提供理论基础和技术支持，有助于推动土木工程领域的技术创新和可持续发展。

本文的研究也有助于加深对高性能水泥基复合材料性能与行为的理解，为相关领域的学术研究提供有益的参考。

二、超高韧性水泥基复合材料概述超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）是一种新型的水泥基复合材料，其以水泥、细骨料、高分子聚合物纤维和特定添加剂为主要组成成分。

相较于传统的混凝土材料，UHTCC具有更高的拉伸强度、断裂能和韧性，这使得它在结构加固和修复领域具有广阔的应用前景。

UHTCC的显著特性在于其纤维增强机制。

通过在高分子聚合物纤维的加入，UHTCC在受到外力作用时，纤维能够有效地桥接裂缝，阻止裂缝的扩展，从而提高材料的延性和韧性。

特定添加剂的使用也能够优化UHTCC的微观结构，提高其力学性能和耐久性。

引言混凝土的耐久性是目前土木水利工程领域的世界性重大问题。

1991年在法国召开的第二届混凝土耐久性会议上，Mehta 教授在“混凝土耐久性———50年的进展”主题报告中指出［1］，钢筋的锈蚀是导致混凝土结构损伤与失效的第一主要要素。

已有大量的研究表明，钢筋的锈蚀率与水分及其他有害物质渗入混凝土构件内的速度相关，在相同环境条件及相同的保护层厚度下，裂缝宽度越大钢筋越易于腐蚀，基本上当采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究（I ）：基本理论张秀芳徐世烺（大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024）摘要：随机分布短纤维增强的超高韧性水泥基复合材料（U H TCC ）是近年来基于微观力学发展的一种高性能水泥基材料。

通过纤维的桥联与应力传递作用，拉应力应变曲线体现了伪应变硬化特征，实现了多重微细裂纹的稳态开裂，具有非常显著的非线性变形、优良的韧性和高的裂缝抵制能力,使传统水泥基材料的脆性破坏模式转变为韧性破坏模式。

为了控制裂缝的宽度，提高恶劣环境下钢筋混凝土结构的耐久性，获得高的U H TCC 性能/成本比，使用U H TCC 替代钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土，分析U H TCC 增强RC 适筋梁的受弯性能，推导计算整个受力过程不同阶段梁的承载能力、M -φ关系以及衡量梁延性指数的解析计算公式。

最后通过与试验结果的比较，验证公式的合理性。

关键词：超高韧性水泥基复合材料；限制裂缝宽度；U H TCC 增强钢筋混凝土梁；受弯性能中图分类号：T U 375文献标识码：A文章编号：1000-131X （2008）12-0048-07Improvement of the flexural and cracking behavior of RC beams usingultra -high toughness cementitious composites（I ）:theoretical analysis Zhang Xiufang Xu Shilang(State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering,Dalian University of Technology,Dalian116024,China)Abstract:Based on a micro -mechanics model,a new type of cementitious composite,random -distributed short -fiber reinforcedhigh performance ultra -high toughness cementitious composite （UHTCC ），has been developed.Steady state cracking of multiple fine cracks is realized though crack -bridging over brittle matrix and stress transform to brittle matrix provided by the fibers,which leads to the resulting pseudo strain -hardening behavior under tension.Therefore,UHTCC has advantages of remarkablenon -lineardeformationcapacity,high toughness and excellent crack resistance ability when compared to traditional concrete.Ductile instead of the brittle failure mode exhibited in traditional cementitious composites occurs in UHTCC.In order to control crack width for improvement of durability for RC beams exposed to aggressive environment,considering the cost of UHTCC,concrete at the tension zone of a reinforced concrete beam is strategically replaced with UHTCC,and the flexural behaviorofthebeam is investigated.Analytical formulaeare derived,includingtheload -carryingcapacityat the different stages,moment -curvature relationship during the entire loading process,and the ductility index of parison between the calculatedandtheexperimentalresultsrevealssatisfactoryagreementandthusverifiesthefeasibilityoftheformulae.Keywords:ultra -high toughness cementitious composite ；crack width limit ；RC beam strengthened with UHTCC ；flexural behaviorE -mail:slxu@基金项目：国家自然科学基金重点项目（50438010），南水北调工程建设重大关键技术研究及应用（JGZXJJ2006-13）作者简介：张秀芳，博士后收稿日期：2007-09-12土木工程学报CHIN A CIVIL ENGINEERING JOURNAL第41卷第12期2008年12月Vol.41No.12Dec.2008··第41卷第12期图1直接拉伸测定的UHTCC 材料力学性能Fig.1Mechanical behavior of UHTCC measuredby direct tension（a ）应力应变曲线和应力裂缝宽度曲线（b ）在极限应变状态下多裂缝发展图2超高韧性水泥基材料增强钢筋混凝土受弯梁的几何图Fig.2Illustration of the RC bending beam strengthened withultra -high toughness cementitious composite裂缝宽度小于0.1mm 时，混凝土中的裂缝表现出自封闭行为［2］，可认为钢筋没有腐蚀或腐蚀轻微；当裂缝宽度大于0.1mm 时，裂缝的开展不存在自封闭现象，钢筋的腐蚀程度较大［3］。

高延性纤维增强水泥基复合材料在建筑结构中的应用现状陈杨;章红梅【摘要】高延性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)是一种使用微观力学、断裂力学对复合材料进行系统分析得到的具有超高韧性的纤维增强水泥基复合材料.ECC作为一种高性能新材料,能够显著改善结构构件的力学性能,将其合理的应用于结构构件中也是其重要的发展趋势.对ECC材料进行了介绍,综述了ECC材料性能、ECC在建筑结构中的研究应用现状,就现有的应用形式方面的不足进行了评述和展望.%Engineered Cementitious Composite (ECC) is a fiber reinforced cement based composite material systematically designed based on the micromechanics and fracture mechanics and engineered to achieve the ultrahigh toughness.As a kind of new material with high performance,ECC can significantly improve the mechanical properties of structural members and it is an important development trend of the ECC to be reasonably applied in the structural component.This paper introduces the performance and the state of the research and application in structure of ECC.Meanwhile,the existing problems in the form of application are reviewed and prospected.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】14页(P208-221)【关键词】水泥基复合材料;力学性能;应变硬化;多缝开裂;耐久性;应用现状【作者】陈杨;章红梅【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海20092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海20092【正文语种】中文混凝土作为我国建筑领域应用最广泛的建筑材料,以其取材便利,应用方便,抗压能力强被广泛应用于各类建筑结构中。

基金项目：国家自然科学基金（５０４３８０１０）、南水北调工程建设重大关键技术研究及应用（ＪＧＺＸＪＪ２００６－１３）作者简介：徐世烺，博士，教授收稿日期：２００７－０４－２６超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用徐世烺李贺东（大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４）摘要：系统介绍超高韧性水泥基复合材料名称由来、分类、基本性能、材料设计方法及其在实际工程中的应用情况。

在基本性能部分，详细地介绍超高韧性水泥基复合材料高于混凝土的受压变形能力、在直接拉伸荷载作用下表现出显著的准应变硬化特征和产生多条细密裂缝的能力、在弯曲荷载作用下表现出的超高韧性和产生多条细密裂缝的能力、在剪切荷载作用下表现出具有明显延性特征的破坏模式、与钢筋的变形协调性能，简要介绍ＵＨＴＣＣ对缺口的不敏感性、显著的韧性断裂特征，以及约束收缩特性。

在材料设计方法部分，详细介绍准应变硬化模型、准应变硬化性能参数，以及材料中纤维、基体和界面各组分的选择。

在实际工程应用部分，介绍材料在提高结构耐久性、进行耐久性修补和在新型结构方面的应用，及其在新建、扩建工程中的使用情况。

最后简要分析超高韧性水泥基复合材料在工程中的应用前景，并结合国内外的研究现状提出进一步研究的方向。

关键词：超高韧性水泥基复合材料；聚乙烯醇纤维；应变硬化；耐久性；裂缝；修补中图分类号：ＴＵ５２８．５８文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１３１Ｘ（２００８）０６－００４５－１６ＡｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈｔｏｕｇｈｎｅｓｓｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＸｕＳｈｉｌａｎｇＬｉＨｅｄｏｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔａｌａｎｄｏｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｕｌｔｒａｈｉｇｈｔｏｕｇｈｎｅｓｓｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＵＨＴＣＣ），ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｂａｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｉｇｈｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｔｈａｎｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｃｒａｃｋｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ，ｕｌｔｒａｈｉｇｈｆｌｅｘｕｒａｌｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｕｃｔｉｌｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｕｎｄｅｒｓｈｅａｒｌｏａｄｉｎｇ，ａｎｄｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｏｎ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｎｏｔｃｈ，ｄｕｃｔｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ，ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｓｈｒｉｎｋａｇｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｂｒｉｅｆ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｉｃｅｓａｎｄｈｏｗｔｏｃｈｏｏｓｅｆｉｂｅｒ，ｍａｔｒｉｘａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＵＨＴＣＣａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｕｃｈｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｓｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｄｕｒａｂｌｅｒｅｐａｉｒｉｎｇ，ｕｓａｇｅｉｎｎｏｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｉｎｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆＵＨＴＣＣａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｎｅｅｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＨＴＣＣ；ＰＶＡｆｉｂｅｒ；ｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ；ｃｒａｃｋ；ｒｅｐａｉｒＥ－ｍａｉｌ：ｓｌｘｕ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ土木工程学报ＣＨＩＮＡＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪＯＵＲＮＡＬ第４１卷第６期２００８年６月Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２００８引言混凝土具有抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺点，因此，在传统的钢筋混凝土结构中，由于裂缝问题导致钢筋锈蚀而出现的工程事故经常发生，据有关工程单位的调查，我国建国后兴建的６０多座７０ｍ以上的混凝土坝均出现了程度不同的裂缝。

多尺度超高韧性水泥基复合材料力学性能试验夏正兵;蒋东升【期刊名称】《混凝土与水泥制品》【年(卷),期】2015(000)012【摘要】基于水泥基复合材料多尺度的结构特征,设计了一种由聚乙烯醇（PVA）纤维以及碳酸钙晶须增强的新型多尺度超高韧性水泥基复合材料（Mutil Scale- Ultra High Toughness Cementitious Composite,简称 MS-UHTCC）,并研究了16组MS- UHTCC配比的抗压强度和单轴拉伸性能,探讨了晶须和PVA纤维对水泥基的增强机理。

结果表明：晶须的掺入可提高UHTCC的抗压强度、延性及抗拉强度, MS- UHTCC在单拉作用下表现出明显的应变硬化行为和多缝开裂模式,利用碳酸钙晶须和国产PVA配制廉价MS- UHTCC具有可行性。

【总页数】5页(P62-66)【作者】夏正兵;蒋东升【作者单位】江苏城市职业学院南通建筑工程学院，226006;东南大学土木工程学院，南京210096【正文语种】中文【中图分类】TU528【相关文献】1.多尺度混杂PVA纤维对喷射超高韧性水泥基复合材料流动性及力学性能的影响[J], 熊志卿;欧忠文;王经纬;刘晋铭;王越洋2.生态型超高韧性水泥基复合材料力学性能试验研究 [J], 元成方;Haris Setiawan;楚留声;程站起;李春跃3.喷射超高韧性水泥基复合材料导热系数的确定 [J], 段素萍;吴平;石振邦4.喷射超高韧性水泥基复合材料加固带裂缝素混凝土梁的力学性能试验研究 [J], 李伟平;穆富江;王激扬;丁海洋;徐世烺5.超高韧性水泥基复合材料弯曲韧性研究 [J], 高杰;张暄;韩乐冰;王飞;管延华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高性能水泥基复合材料在建筑工程中的应用发布时间：2022-07-24T01:04:44.470Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者：刘金柱[导读] 高强度水泥基复合材料是以高强度混凝土为基础，去除粗集料后复合制成的一种胶凝材料。

目前，对于高强度高刘金柱枣庄中联水泥有限公司山东枣庄 277100摘要：高强度水泥基复合材料是以高强度混凝土为基础，去除粗集料后复合制成的一种胶凝材料。

目前，对于高强度高性能混凝土的研究，国内外最常见的技术路线是“普通硅酸盐水泥+超细矿物掺合料+高性能减水剂”。

20世纪90年代，美国将C90+超高强度高性能混凝土应用于部分建筑结构。

20世纪70年代以来，我国对高强混凝土进行了大量研究，90年代兴起了高性能混凝土研究热潮。

本文主要分析高性能水泥基复合材料在建筑工程中的应用。

关键词：高性能水泥基复合材料；水胶比；胶凝材料；矿物掺合料；纤维引言随着现代建筑设计的快速发展，得益于日益完善的建筑设计理念和创新的建筑材料，以高性能水泥基复合材料为代表的创新建筑材料在传统建筑工程建设中得到了广泛应用。

与传统建筑材料相比，高性能水泥基复合材料能有效适应各种建筑结构和建筑施工环境，成本低廉，制备工艺简单，具有一定的环保性，与现阶段广泛倡导的绿色建筑理念相契合，促进了现代建筑设计的发展。

1、对矿物掺合料的研究矿物掺合料用于提高混凝土的可操作性、节水和调整混凝土强度质量。

掺入混凝土时，会添加天然或人工粉尘物质，可提高混凝土的力学性能和可操作性。

添加减水剂时，活性添加剂可提高新鲜混凝土的可操作性，提高混凝土的机械性能和耐久性在高强混凝土中加入适量的硅烟可以在一定程度上提高混凝土的抗压强度和弯曲强度。

硅灰可以大大提高混凝土的操作性和耐久性。

过量的硅烟具有较大的自收缩性，这将降低混凝土的抗压强度。

超细石灰岩粉具有微聚集效应和微核效应，可促进C3S的水合作用，大大提高混凝土的抗压强度。