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硅酸盐学报2025年第11期:环境与弯拉荷载共同作用下高延性水泥基复合材料的自愈合性能

来源:期刊VIP网 时间:


作者:巩妮娜;王哲媛;胡少伟;范向前;李双;耿方方;章鹏;李乾坤;

单位:南京工程学院土木工程与智慧管理研究所;江苏海洋大学土木与港海工程学院;郑州大学黄河实验室;南京水利科学研究院;南京工程学院建筑工程学院;

摘要:高延性水泥基复合材料(ECC)具有高延性、高韧性等特点,大量细密裂缝的产生为其自愈合提供条件,海洋环境中硫酸盐含量较高、北方部分地区土壤呈碱性,为了揭示环境与荷载共同作用下ECC的自愈合性能,分别开展了3种环境(5%Na_2SO_4、饱和Ca(OH)_2、清水)下、不同预加载水平的拉伸试件(0%、1%、2%)及四点弯曲试件(0%、20%、40%)在不同龄期的性能试验研究。结果表明:ECC自愈合后抗拉性能恢复良好,预拉应变1%有利于恢复试件各龄期的抗拉强度,5%Na_2SO_4及饱和Ca(OH)_2干湿循环作用有利于提升ECC抗拉强度,且Ca(OH)_2环境的恢复效果更好;清水环境对于完好试件(预拉0%)长龄期下的延性恢复效果明显,5%Na_2SO_4及饱和Ca(OH)_2干湿循环作用削弱有裂缝试件的延性,预拉应变2%时极限拉应变降幅最大,可达52.78%~65.39%。预加载40%对于四点弯曲薄板的初裂抗弯强度、极限抗弯强度恢复作用最显著,且5%Na_2SO_4干湿循环作用的效果更佳,预加载20%明显提升极限挠度,且清水环境最具优势;抗弯延性与多缝开裂模式正相关;5%Na_2SO_4及饱和Ca(OH)_2干湿循环作用对于试件短龄期的抗弯强度恢复作用明显,对微裂缝愈合具有积极效果;自愈合90 d后,预加载20%薄板的初始弯曲韧度比、残余弯曲韧度比恢复效果最佳,Ca(OH)_2环境有利于提升峰前弯曲韧性,清水环境有利于提升峰后弯曲韧性。

关键词:高延性水泥基复合材料;环境作用;自愈合;抗拉性能;抗弯性能

基金资助:国家自然科学基金(52101313,52171270,51879168,12202179); 国家自然科学基金委–河南省联合基金重点项目(U23A20672); 江苏省自然科学基金面上项目(BK20221400); 南京工程学院科研启动基金(YKJ202322)