应变硬化水泥基复合材料损伤失效与修复加固机理

    我国是举世瞩目的基建强国。新型冠状病毒在神州大地上肆虐之时，火神山医院在亿万“云监工”的注视下，１０天竣工并投入使用，雷神山医院在１２天内交付使用。这样的工程进度震惊世人。非常时期，施工速度是重中之重，而安全性、适用性、耐久性和美观性是建设项目的基本要求。目前，土木工程中体量的混凝土结构早可追溯到古罗马时期的万神殿。波特兰水泥专利授权之后，现代意义上的混凝土工程则不足两百年。然而，自混凝土诞生以来，科学界和工程界一直受困于混凝土结构易开裂以及由裂缝诱发的各种耐久性问题。随着我国基础建设工程逐步进入维修期，如何选择安全、适用、耐久的修复材料和适当的修复方法，并保证修复后结构的可靠性、减少资源和能源消耗是既有混凝土结构修复领域的重中之重。本书是在国家自然科学基金重点合作项目“基于介质传输的钢筋混凝土结构可持续服役性能基础研究”（５１４２０１０５０１５），ＮＳＦＣ山东联合基金“复杂海洋环境下钢筋混凝土高耐久基础理论及关键技术”（Ｕ１７０６２２２），ＮＳＦＣ山东联合基金“海洋环境下高耐久ＦＲＰ筋海水海砂混凝土材料与结构设计基础理论研究” （Ｕ１８０６２２５），十三五国家重点研发计划子课题“典型混凝土制品开裂风险与耐久性评估”（２０１７ＹＦＢ０３１０００４０５），山东省泰山学者团队支持计划等的共同资助下研究编撰完成的。作者对上述科研项目的资金支持表示衷心的感谢。

    应变硬化水泥基复合材料（ＳＨＣＣ）是以聚乙烯醇纤维增韧的水泥基复合材料，其单轴极限拉应变超过３％并具备多微裂缝开展特征。该材料具有高韧性、高耐久性、抗冲击和高耗能等特点，在混凝土结构修复加固领域应用前景广阔。本书着重介绍了ＳＨＣＣ的基本设计理论，工作性能，基本力学性能，开裂损伤失效机理，干缩特性，耐久性劣化规律，以及作为修复加固材料时界面约束收缩规律，界面黏结锚固机理，ＳＨＣＣ修复梁的刚度、裂缝和变形计算等。本书可供从事纤维增强水泥基复合材料研发、设计、生产单位，以及混凝土结构修复加固企业工程技术人员阅读参考，也可作为高等院校土木工程专业、地下工程专业、无机非金属材料工程专业、硅酸盐工程专业的本科生和研究生教学与参考用书。

    在本书撰写和科研过程中，尚君、吴瑞雪、黄巍林、高艳娥、李珍珍、司斌、付华、韩晓峰等做了大量工作，赵铁军教授在本书的编撰过程中提供了许多宝贵的指导意见，在此对他们表示诚挚的谢意。由于作者的水平有限，书中难免有疏漏、不当之处，敬请同行和广大读者批评指正。

    随着我国基础建设工程逐步进入维修期，如何选择安全、适用、耐久的修复材料和适当的修复方法，并保证修复后结构的可靠性、减少资源和能源消耗是既有混凝土结构修复领域的重中之重。因此，性能优越的修复加固材料和适当的修复加固方法对既有混凝土结构的维修意义重大。

    本书着重介绍了应变硬化水泥基复合材料（ＳＨＣＣ）的基本设计理论，工作性能，基本力学性能，开裂损伤失效机理，干缩特性，耐久性劣化规律，以及作为修复加固材料时界面约束收缩规律，界面粘结锚固机理，ＳＨＣＣ修复梁的刚度、裂缝和变形计算等。

    本书可供从事纤维增强水泥基复合材料研发、设计、生产单位，以及混凝土结构修复加固企业工程技术人员阅读参考，也可作为高等院校土木工程专业、地下工程专业、无机非金属材料工程专业、硅酸盐工程专业的本科生和研究生教学与参考用书。

第１章　绪论

　　１．１　应变硬化水泥基复合材料基本理论

　　１．２　荷载裂缝对ＳＨＣＣ耐久性的影响研究现状

　　１．３　ＳＨＣＣ干燥收缩性能及其损伤机理研究现状

　　１．４　ＳＨＣＣ冻融损伤研究现状

　　１．５　ＳＨＣＣ作为修复加固材料研究现状

第２章　应变硬化水泥基复合材料基本性能研究

　　２．１　ＳＨＣＣ流动扩展度

　　２．２　ＳＨＣＣ单轴拉伸性能

　　２．３　ＳＨＣＣ弯曲韧性

　　２．４　ＳＨＣＣ单轴压缩性能

第３章　拉伸荷载作用下SHCC开裂损伤过程及其对耐久性的影响

　　３．１　试验方案

　　３．２　拉伸荷载作用下ＳＨＣＣ裂缝分布特性分析

　　３．３　拉伸荷载作用下ＳＨＣＣ吸水特性及硅烷浸渍防护效果

　　３．４　拉伸荷载作用下ＳＨＣＣ抗氯离子侵蚀性能及硅烷防护效果

　　３．５　裂缝特征与ＳＨＣＣ渗透性的关系

第４章　SHCC收缩与抗裂性研究

　　４．１　水泥基材料湿度扩散与湿度分布反演分析

　　４．２　水泥基材料干缩应力反演分析

　　４．３　ＳＨＣＣ约束收缩与抗裂性能评估

　　４．４　ＳＨＣＣ与老混凝土粘结收缩性能

第５章　冻融损伤对SHCC性能的影响

　　５．１　试验方案

　　５．２　ＳＨＣＣ的冻融劣化特性

　　５．３　冻融作用对ＳＨＣＣ弯曲韧性的影响

　　５．４　冻融损伤对ＳＨＣＣ及其基体耐久性的影响

　　５．５　冻融损伤对ＳＨＣＣ与钢筋粘结锚固性能的影响

　　５．６　冻融损伤对ＳＨＣＣ修复后钢筋粘结锚固性能影响

第６章　SHCC修复钢筋混凝土梁的界面粘结性能

　　６．１　ＳＨＣＣ与老混凝土粘结试件抗剪性能

　　６．２　ＳＨＣＣ与老混凝土粘结试件抗拉与断裂性能

　　６．３　ＳＨＣＣ修复钢筋混凝土梁界面粘结破坏机理

第７章　SHCC修复钢筋混凝土梁的裂缝与变形性能

　　７．１　ＳＨＣＣ修复钢筋混凝土梁的裂缝研究

　　７．２　ＳＨＣＣ修复钢筋混凝土梁的变形研究

第８章　持续荷载作用下犛犎犆犆修复钢筋混凝土梁裂缝与变形性能

　　８．１　试验方案

　　８．２　试验结果及分析

　　８．３　持续荷载作用下ＳＨＣＣ修复钢筋混凝土梁裂缝研究

　　８．４　持续荷载作用下ＳＨＣＣ修复钢筋混凝土梁的变形研究

参考文献

    随着我国基础建设工程逐步进入维修期，如何选择安全、适用、耐久的修复材料和适当的修复方法，并保证修复后结构的可靠性、减少资源和能源消耗是既有混凝土结构修复领域的重中之重。因此，性能优越的修复加固材料和适当的修复加固方法对既有混凝土结构的维修意义重大。

    本书着重介绍了应变硬化水泥基复合材料（ＳＨＣＣ）的基本设计理论，工作性能，基本力学性能，开裂损伤失效机理，干缩特性，耐久性劣化规律，以及作为修复加固材料时界面约束收缩规律，界面粘结锚固机理，ＳＨＣＣ修复梁的刚度、裂缝和变形计算等。

    本书可供从事纤维增强水泥基复合材料研发、设计、生产单位，以及混凝土结构修复加固企业工程技术人员阅读参考，也可作为高等院校土木工程专业、地下工程专业、无机非金属材料工程专业、硅酸盐工程专业的本科生和研究生教学与参考用书。