(1）材料性能研究

研究不同配比（水胶比和沙胶比）ECC材料工作性能；研究回收纤维对ECC材料工作性能影响；研究FRP格栅使用对ECC材料工作性能影响；ECC工作性能分析包括：流动性、强度、渗透性能、温差效应下工作性能及疲劳性能；开展ECC材料长期性能研究；确定ECC材料数值模拟本构。）根据桥面连接板性能要求，进行 ）根据桥面连接板性能要求，进行 ECC配合比试验，对拌物流动性、抗压 配合比试验，对拌物流动性、抗压 配合比试验，对拌物流动性、抗压 强度、薄板弯曲性能和拉伸，从中选取工作力学满足桥面连接要 强度、薄板弯曲性能和拉伸，从中选取工作力学满足桥面连接要 强度、薄板弯曲性能和拉伸，从中选取工作力学满足桥面连接要 求的配合比方案。试验结果显示， 制备得到的 ECC材料具有稳定的应变硬化特性、较高的弯曲韧性和裂缝宽度控制能力。

（2）结构性能研究：

研究FRP格栅与不同筋材类型（钢筋、玻璃纤维筋、玄武岩纤维筋）以及不同配筋率增强ECC连接件与混凝土板协同工作性能；分析持荷作用下ECC应用桥面构件多种工况下工作性能，包括力学性能、抗渗透和疲劳性能；开展结构长期性能研究；建立数值模型开展ECC应用桥面结构工作性能数值仿真研究。

（3）设计方法研究

确定FRP格栅增强ECC连接材料关键性能指标，研究连接板结构设计方法。

总结现有桥面连接板设计及改进方法，通过修正后设计方法对FRP筋材增强连接板进行验证，研究配筋率及筋材种类对连接板截面抵抗矩影响。

 

2. 研究方法与技术路线

（1）整体研究以材料性能研究为主，研究方法主要通过多种试验方法研究了解材料性能，其中包括基本材料基本力学性能、抗渗性能、抗温差性能及疲劳性能；

（2）注重分析ECC材料研制过程中各种掺和料配比影响、回收纤维含量影响以及使用FRP格栅作为增强材料对其性能的作用，进而建立并优化该伸缩缝填充材料各种关键材料性能取值，详细阐明该新材料中各掺和料配比关系，回收材料使用比例，FRP格栅使用含量等。

（3）为了提高该新型建筑材料在工程应用可能性，本次研发工作同时注重新型材料应用于混凝土结构后的工作性能分析，通过试验和数值模拟的手段对其在混凝土桥面结构应用后的工作性能开展深入分析，了解其力学性能、抗疲劳性能及抗温差性能。

（4）根据分析结果，建立该新材料制作工艺及方法，同时完善其在实际工程应用的设计指标和设计方法。

 

3. 项目解决的关键技术

本项目在文献调研的基础上，进行材料性能研究，材料组分选择结合地区实际情况，采用大量工业副产品代替基体活性成分，如粉煤灰、石灰石粉等。在取得良好经济效益的同时获得较好的社会效益，减少环境污染和固体废弃物排放。ECC材料性能研究包括：材料配合比研究；采用回收纤维代替PVA纤维以及采用FRP格栅作为增强材料；研究不同配比掺和料以及回收纤维用量和FRP格栅使用对ECC材料基本力学性能、抗渗透性能、温差效应工作性能和疲劳性能的影响；确定材料性能指标等。在此基础上进行结构工作性能研究，建立设计和分析方法，主要科学问题包括：进行ECC应用桥面结构工作性能试验研究，分析其多种工况下力学性能、疲劳性能以及长期工作性能；建立ECC材料本构并对试验构件建立数值模型，开展有限元仿真；开展设计方法研究。开展FRP格栅增强ECC材料工程应用及施工方法研究。

该项目解决的关键问题主要包括：

（1）ECC材料温差效应下工作性能试验及有限元分析；

（2）“绿色”ECC材料中水泥用量及回收纤维材料比例；

（3）ECC材料疲劳性能分析；

（4）ECC材料数值模拟本构关系；

 

4. 项目的特色和创新突破点

本次研发工作的创新点如下：

（1）采用高性能水泥基复合材料作为结构伸缩缝连接材料，该材料具有优良的韧性及能量吸收能力，在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂的特点，因此在实际工程应用能够有效解决传统伸缩缝材料容易老化开裂的问题；

（2） 根据结构伸缩缝构件的工作特点及长期服役状态要求，结合前期 ECC 材料及桥面工作机理研究基础，研制适用于该结构构件的建筑材料，重点考察该材料的抗渗漏性能、疲劳性能及温差作用下的材料特点，并建立相应掺和料配比取值；

（3）材料研制过程中采用工业或城市废弃物，如粉煤灰、高炉矿渣，报废后的纤维或橡胶制品等，有效提高该新材料的环保性能，降低传统建筑材料对环境的破坏；

（4）为降低 PVA 纤维用量提高流动性及提高连接材料与周边已有建筑构件的协同工作性能，采用高性能纤维格栅材料作为 ECC 材料内部增强材料；

（5）与传统材料研发工作不同，本项目为提高该新材料在实际工程应用，同时开展实际结构应用效果分析，采用试验及数值模拟手段，相互推进，确定基于 FRP 格栅增强 ECC 材料的伸缩缝构件在桥面结构应用后的工作性能，并确定设计方法和控制指标。

 

5. 项目主要研究成果

截至目前，研究团队共获创新东莞市科技进步奖1项。发表期刊论文17篇，其中SCI论文7篇，EI/核心期刊10篇。授权专利20项。联合培养硕士论文3名