ECC材料力学性能与本构关系研究进展

• 作者: 姚未来 江世永 蔡涛 陶帅 龚宏伟
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 工程水泥基复合材料(ECC) 拉伸压缩 粘结滑移 力学性能 本构模型
• 年，卷（期）: 2018,（23）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料
• 页码范围: 4192-4204
• 页数: 13页
• 分类号: TU528
• 字数: 7922字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.23.021

摘要

混凝土在国内外应用广泛,但普通混凝土材料存在抗拉强度低、韧性差和脆性特征明显等缺点.自20世纪90年代采用性能驱动设计方法(PDDA)成功配制工程水泥基复合材料(ECC)后,仅在几年时间里,ECC材料受到了研究者的广泛关注.相比普通混凝土,采用PDDA得到的ECC的外掺纤维与基体界面有良好的粘结作用,这使得ECC材料具有应变硬化和多缝开展等重要特征.由于ECC优异的力学性能,使用其替代混凝土便成为解决混凝土脆性、裂缝开展等相关问题的一种有效的新途径.然而,ECC的制备极不容易,由于基体胶凝材料产地不同或者纤维种类不同,某一地区配制成功的配合比大多无法适用于其他地区.因此,根据当地情况进行ECC材料的配合比设计仍然是各国学者青睐的课题.一方面,欲使用ECC代替混凝土用于建筑结构等,就必定要深入研究ECC材料层面的基本力学性能.建立ECC的本构模型对ECC构件甚至结构层面的研究都十分重要,但相关研究较少.另一方面,由于ECC材料良好的裂缝控制能力,国内外学者也致力于使用ECC材料进行结构加固修复的研究.各国学者先后成功配制极限拉应变大于3％的ECC,这为进一步广泛开展ECC的研究和应用创造了很好的条件,用于配制ECC的纤维种类也更加丰富.在ECC拉伸、压缩、弯曲和剪切等大量的材料试验研究基础上,近几年,一些科研团队开始尝试用ECC部分甚至完全代替混凝土来浇筑梁、柱等构件,然后进行ECC构件层次的力学性能和耐久性等研究;另有部分研究人员也致力于建立ECC的本构模型,开展数值模拟分析.此外,由于ECC优异的力学性能,也有学者提出可以采用3 D打印技术来建造无筋ECC建筑.本文从ECC材料层面的单轴单调拉压力学性能、单轴循环拉压滞回性能、多轴力学性能及破坏准则、ECC与普通钢筋和纤维增强塑料(FRP)筋两种筋材的粘结性能方面进行综述,相应介绍了几种本构模型并简要对其进行评价,以期为用ECC代替混凝土进行建筑结构设计、选取本构模型进行数值模拟分析、编制规范和技术规程等提供参考.最后,对今后进一步开展ECC力学性能研究、建立本构模型提出展望.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	江世永	陆军勤务学院军事设施系	12	20	3.0	4.0
3	蔡涛	陆军勤务学院军事设施系	7	12	2.0	3.0
4	姚未来	陆军勤务学院军事设施系	10	20	3.0	4.0
5	龚宏伟	陆军勤务学院军事设施系	7	12	2.0	3.0