形状记忆合金智能混凝土材料的试验室分析

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1、2014年第4期混凝土与水泥制品2014No．44月CHINAC0NCRETEANDCEMENTPRODUCTSApril形状记忆合金智能混凝土材料的试验室分析刘兵飞，刘祥瑞，兰天，刘玉涛，衡培哲(中国民航大学机场学院，天津300300)摘要：以混凝土为基体材料，将短切形状记忆合金(SMA)纤维和钢纤维分别掺入到混凝土中制备得SMA纤维智能混凝土材料和铜纤维智能混凝土材料通过对不同的纤维的种类和掺量下的混凝土材料压缩、弯曲和劈裂试验，对SMA纤维智能混凝土材料的力学性能进行了实验室分析。结果表明，与纯混凝土材料相比，SMA纤维与铜纤维智能混凝土材料的抗

2、压、抗弯和抗剪切性能明显提高；当SMA纤维体积掺量为1％时，其相应的力学性能较纯混凝土材料高30％-50％；当混杂体积掺量为2％时，其力学性能较1％时高20％~40％，而"3-SMA纤维体积含量为3％时，其力学性能相较前两者均降低：SMA智能混凝土材料的力学性能低于相同掺量的钢纤维混凝土材料。关键词：形状记忆合金：钢纤维；智能混凝土材料；力学性能Abstract：TheSMAfiberconcretecompositesarepreparedbyusingtheconcreteasthematrixmaterial，andtheshort—cutSMA

3、fiberandsteelfiberastheinclusions．Themechanicalpropertiesofthesmartfiberconcretecompositeswithdifferentfibe~suchascompression．bendingandsplittingaretested．11heresultsshowthatcomparedwithpurecon—cretematerial。theanti—pressure，anti—bendingandshearperformanceofsmartconcretematerial

4、withSMAfiberandsteelfiberarebetter．WhenthevolumefractionoftheSMAfiberis1％．themechanicalperformanceofthecompositeincreasesbv30％～50％．whenthevolumefractionoftheSMAfiberis2％，themechanicalperformanceofthecompositeincreasesbv20％～40％．whilethemechanicalperformanceislowerdownwhenthevolum

5、efractionoftheSMAfiberis3％．Theme—chanicalperformanceofSMAsmartconcreteislowerthanthatofsteelfiberconcretecompositesunderthesamevolumefractionofsteelfiber．Keywords：Shapememoryalloy；Steelfiber；Smarteoneertecomposites；Mechanicalperformance中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1000—4637(2014)04—47—

6、050前言SMA可以有效地自修复混凝土产生的裂缝，提高混作为最主要的建筑结构形式之一，混凝土材料凝土结构的阻尼耗能能力，且SMA本身作为抗拉材的研究和应用在土建领域起到非常重要的作用。料具有强度高、耐腐蚀等优点。因此，专家和学者们2008年汶川地震和最近的雅安地震中，我国居民伤提出了智能形状记忆合金混凝土结构的概念_7l。亡惨重，据有关调查研究，90％～95％的伤亡是由建近年来．国内外工程界研究人员对SMA材料的筑物倒塌造成的。这主要是由于混凝土是一种多孔力学性能进行了全面细致的研究，并且将SMA材料性脆性材料，在使用过程中和周围环境的影响下不与混凝土

7、结合，利用SMA良好的力学性能来改善混可避免地会产生裂缝和局部损伤，尤其是在外来荷凝土构件的力学性能并控制其变形和裂缝。已有的载及地震情况下，使居民的生命财产受到很大程度智能SMA混凝土材料的研究中，一种是结构外置的威胁。因此，如何减少建筑物的倒塌，使混凝土及SMA的应用．诸如周黎黎等用SMA筋取代外置预其结构自动适应环境，在受到损伤时能自行修复，应力筋制成无粘结SMA智能混凝土梁[8_01。逐级对是解决结构中混凝土损伤、改善结构抗灾性能的最梁施加压力，当梁出现裂缝时，对SMA筋通电激励，佳途径，已成为土木工程领域的研究热点『l_3]。使其通过形状记忆

8、特性产生收缩，进而达到闭合梁由于形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，简称裂缝的目的