高延性混凝土在结构加固应用中的研究进展.pdf

引言

老旧建筑维修加固后继续使用，不仅可以节省人力物力资源，还可以一定程度上解决建筑垃

圾对环境的污染，践行可持续发展原则。针对结构老化、使用功能变更等问题，目前已有技

术规范对常用的加固方法作出了相应的规定，FRP（FiberReinforcedPlastic）常被用于结

构加固，然而现有的补强加固方法并没有从根本上解决混凝土材料的脆性和带裂缝工作的特

性，有些方法还存在施工困难等问题。现有的纤维复合材料加固也因造价高、材料利用率较

低等问题，其应用并不是十分广泛，所以找到一种理想经济的新型材料弥补现有的不足，成

为当下一项有意义的研究方向。由于混凝土材料在抗震、抗冻、抗裂等方面都存在很多不足，

虽然如今混凝土依然是应用最广泛的建筑材料，但由于其本身的脆性，目前需要研究出一种

材料既能继承其优点又能改善其缺点。高延性水泥基复合材料ECC（Engineered

CementitiousComposites）在拉伸和剪切作用下呈现多裂缝同时开展和应变硬化特征，

很大程度上弥补了混凝土材料的缺点，具有延展性高、抗疲劳性强、韧性大和抗裂性好等优

点。基于ECC制备理论，有学者制备了高延性混凝土（HDC）并系统地研究了其力学性

[1]

能。相较于普通混凝土，HDC自身的诸多优点，在建筑工程和结构构件加固修护方面具有

广泛的应用前景。

1、HDC构件的力学性能

邓明科等对高延性纤维混凝土的抗压强度开展试验，结果表明，在高延性纤维混凝土的纤

[2]

维侨联作用下，试块的拉伸变形受到限制，致使其强度比值系数较RC有所增加，并且韧性

和变形能力增加，破坏后形态完好。在原有理论基础上，考虑高延性纤维混凝土材料自身特

性，给出其抗压强度标准值计算方法；与普通混凝土大偏压柱相比，HDC大偏压柱具有良

好的抗裂性能，且当偏心距加大时，伴随着承载能力的降低其延性明显提升。在考虑高延性

混凝土受拉作用的前提下，推导出HDC偏压构件的承载力计算公式。董志芳等开展并统

[3]

计了49组纤维织物增强HDC试件的单轴拉伸试验结果，试验表明，配网率和掺入PVA一

方面可以提高混凝土试块的极限强度，同时也可以改善其变形能力，掺量越大提升越明显。

以PVA的掺量作为变量参数，推导计算了HDC的抗拉强度。

2、高延性混凝土的抗震性能

[4]

邓明科、董志芳等通过开展AAC砌块砌体墙抗震性能试验研究，发现HDC面层在改善AAC

墙体的抗震性能方面表现突出，对砌体结构的震后修复提供了经济性较高的可行方法。邓明

[5]

科、马福栋等对采用HDC制作梁柱节点的装配式试件进行拟静力试验，HDC实现了抗震要

求中的强节点设计原则。在框架节点中设计采用HDC后，可以使其力学性能得到有效提高，

[6]

在设计中可以适当减少部分箍筋的使用量。钱辉等通过RC混凝土节点、ECC增强混凝土节

点、SMA增强混凝土节点的低周往复加载试验，发现增强后结构在耗能、延性、优化梁端塑

性铰的发展、自复位能力等各发面都有所提高。此外，邓明科等开展了外包钢板-HDC低矮

剪力墙和内置钢板-HDC组合连梁的拟静力试验，结果表明，两类试件的各项性能均得到显

著提高，在此试验基础上推导了组合低矮剪力墙受弯承载力计算公式和组合连梁受剪承载力

计算公式。

3、高延性混凝土的耐久性

寇佳亮等使用3种不同加载频率和4种应力水平进行了一系列的压缩疲劳试验。结果表明，

[7]

HDC在疲劳破坏后仍具有较好的整体性、更高的压缩疲劳强度并且随着疲劳的增加其疲劳

寿命有所增加，得到了S-N曲线，通过Weibull分布对HDC疲劳寿命进行检验，结果表

明，HDC能较好地服从Weibull分布。寇佳亮等对114个HDC棱柱体试件展开不同冻融

循环次数7的单轴受压疲劳性能试验，结果显示其破坏状态属于延性破坏且疲劳寿命低于

常温养护，并得到了不同冻融环境下的HDC的S-N模型，修正现有的HDC收缩模型后使

其可以适用于HDC的早期收缩。寇佳亮等对卤水侵蚀下的HDC进行了研