自应力混凝土硬化过程中受到外界约束可产生8~12MPa自应力,能极大提高混凝土基体的抗裂和抗拉性能,但如何定量控制其产生的自应力值一直没有解决,以往用钢筋或钢纤维作为外界约束对其控制效果不佳,使这种自应力不能作为一种结构抗力参与设计,既是资源浪费,又严重制约了自应力混凝土在加固工程领域的应用。利用纤维编织网约束自应力混凝土,通过调整基体中的纤维编织网改变对自应力混凝土的约束状态,使自应力混凝土的自应力值可以定量控制,将使自应力混凝土所产生的自应力值作为一种结构抗力参与结构设计成为可能。本项目在材料试验的基础上,建立纤维编织网增强自应力混凝土的粘结本构模型,运用微观材料学和复合材料学理论分析纤维编织网对自应力混凝土的微观限制膨胀机理,研究通过纤维编织网对自应力混凝土产生的自应力的定量控制机理,提出纤维编织网定量控制自应力混凝土的自应力值的设计方法,为自应力混凝土的工程加固应用提供参考依据。
Textile;Self-stressing concrete;Expansion;Bond property;Crack resistance ability
自应力混凝土硬化过程中受到外界约束可产生8~12MPa自应力,能够极大提高混凝土基体的抗裂和抗拉性能,但如何定量计算其产生的自应力值一直没有解决,使这种自应力不能作为一种结构抗力参与设计,既是资源浪费,又严重制约了自应力混凝土在土木工程领域的推广应用。利用纤维编织网约束自应力混凝土,使自应力混凝土的自应力值可以定量控制,使其作为一种结构抗力参与结构设计成为可能。 本项目在材料试验的基础上进行了八个方面的研究工作,分别是TRSSC基体优化试验研究、自应力混凝土自由膨胀性能研究、基于人工神经网络和模糊推理系统的自应力混凝土膨胀性能预测、纤维编织网限制作用下自应力混凝土膨胀性能分析、纤维编织网增强自应力混凝土抗裂性能研究、纤维编织网与SSC基体的拉拔试验与黏结机理分析、TRSSC微观限制膨胀机理研究和TRSSC薄板弯曲性能试验研究。项目组取得的重要理论成果如下 ① 项目组研究了自应力混凝土各组分对膨胀性能的影响,建立了自应力混凝土膨胀性能的人工神经网络预测模型和模糊推理系统预测模型,提出了基于膨胀性能的自应力混凝土配合比设计方法,给出了满足试验要求的自应力混凝土配合比范围。 ② 自应力混凝土在纤维编织网的约束限制条件下,能够建立有效的自压应力,其限制膨胀率的大小同TRSSC时间中的纤维编织网配网形式有关。运用复合材料学理论研究了自应力混凝土与纤维编织网之间的协同工作性能,并对TRSSC的自应力值进行了计算分析; ③ 运用微观材料学研究了SSC基体、纤维束、纤维束与SSC基体粘结界面的微观形貌,分析了纤维编制网对自应力混凝土的微观限制膨胀机理,从微观层面解释了纤维编织网与自应力混凝土的黏结性能明显优于其与普通混凝土的黏结性能的原因; ④ 进行了TRSSC受弯构件开裂荷载和抗弯极限荷载计算分析,建立了TRSSC的黏结本构模型,提出了纤维编织网定量控制自应力混凝土的自应力值的设计方法,为自应力混凝土的工程实际应用提供参考依据。 综上所述,本课题将纤维编织网与自应力混凝土结合,利用纤维编织网提供对自应力混凝土基体的约束作用从而产生自应力,使纤维编织网增强自应力混凝土能够充分发挥纤维编织网和自应力混凝土的各自优势,更为重要的是可以实现设计对自应力混凝土的自应力值的定量控制,将能够极大地拓展自应力混凝土的应用。