本项目的主要研究内容包括研究混杂纤维增韧高强混凝土的复合机理和机敏特性,建立该新型复合材料增韧的力学模型,探讨纤维参数、材料组份和显微结构对复合材料电导性能和热电效应的影响以及构件承载过程中电导率与材料内部应变、温度、损伤等变量的关系。主要研究成果包括通过几何形状和弹性模量的两种混杂效应,在纤维体积分数仅为0.5%的掺量下,使混凝土的抗压强度和抗拉强度分别提高了31.4%和36.5%,部分韧性指数提高了2倍,断裂能提高了21倍。运用渗流理论研究机敏混凝土的电导性能,发现渗流临界值是制备稳定导电混凝土的重要参数。建立了拉伸、压缩、弯曲和疲劳状态下机敏混凝土电导率与材料应力、应变和损伤的定量关系;发现了碳纤维混凝土存在负温度系数效应(NTC)和正温度系数效应(PTC),并用相变理论定量描述了NTC/PTC转变过程。研究中还发现碳纤维混凝土具有显著的Kaiser记忆效应,利用这一特性,为推测材料的受载历史提供了可能。上述研究成果为实现混凝土材料的性能自诊断以及混凝土智能结构的设计、健康监测和寿命评估提供了重要的理论依据。
英文主题词hybrid fibers; concrete; smart; percolation theory