SMA絲增強SHCC拉伸時的變形和裂紋自回復(fù)性能研究

王 鋼，孫明清，劉記立，王應(yīng)軍

(武漢理工大學(xué)新材料力學(xué)理論與應(yīng)用湖北省重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

形狀記憶合金(SMA)是一種具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性的智能材料。形狀記憶效應(yīng)是指SMA在環(huán)境溫度低于其相變溫度時，對其加載并卸載，卸載后存在殘余應(yīng)變，此時對SMA加熱，殘余應(yīng)變消失，SMA回復(fù)到加載前的形狀。超彈性是由應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變產(chǎn)生的，卸載時可從非彈性變形回復(fù)到變形前的初始形狀。將SMA線材或棒材置于混凝土梁柱結(jié)構(gòu)中，利用超彈性使之具有良好的抗震吸能能力[1-2]。利用形狀記憶效應(yīng)給混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，通過加熱驅(qū)動可減小殘余撓度和裂縫寬度，并提高結(jié)構(gòu)的承載能力[3-6]。為解決SMA與混凝土變形不協(xié)調(diào)，Kim等[7-9]通過冷拉工藝降低SMA絲的延性并提高其強度和彈性模量，研究了具有不同端部形狀的SMA絲在水泥砂漿中的拔出性能。應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料(SHCC)是一種高性能纖維增強水泥基復(fù)合材料，呈現(xiàn)多裂紋開裂機制，具有較高的延性，極限拉伸應(yīng)變達(dá)3%以上，在道路工程、橋梁和高層建筑中都有應(yīng)用[10]。國內(nèi)外學(xué)者研究了SHCC拉伸時裂紋寬度、裂紋間距和材料耐久性的關(guān)系，表明SHCC產(chǎn)生的多條細(xì)裂紋影響該材料的長期使用性能[11-13]。而且，SHCC在卸載后由于裂紋不能完全閉合，也存在較大的殘余應(yīng)變。Li等[14]將SMA絞線埋入SHCC梁中，使之具有較好的能量耗散和裂紋控制能力。但有關(guān)SMA絲增強SHCC的變形和裂紋回復(fù)性方面的研究還較少。

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