纤维混凝土板抗弯性能的试验研究

论文摘要

混凝土具有抗压强度高、原材料容易获得、成本相对低廉、易成型、施工相对简便、经久耐用等优点,目前国内外钢纤维混凝土已广泛地应用在厂房的基础或工业地坪中。然而普通混凝土抗拉强度低,且随着强度的增大,脆性也明显增大,在受荷时往往呈现出无明显征兆的脆性破坏,极大地影响了混凝土的实际工程应用,将纤维掺入到混凝土中能够明显提高混凝土的抗拉强度,通过阻碍混凝土内部的微裂缝产生和发展而增强混凝土的韧性。韧性是衡量纤维混凝土力学性能的重要指标,也是与素混凝土相比,纤维混凝土所体现的优点之一。韧性可定义为材料或结构从开始加载到失效为止吸收能量的能力。纤维混凝土的韧性包括压缩韧性、弯曲韧性、剪切韧性等。目前广泛采用弯曲韧性作为衡量纤维混凝土韧性的主要指标,因为弯曲韧性更够能明显地反映出纤维的增韧效果。目前对纤维混凝土弯曲韧性的研究主要以纤维混凝土梁（150 mm×150 mm×550mm）为研究对象,但是梁式模板的内部空间狭小,影响了纤维在混凝土基体中的自由分布,从而导致纤维混凝土试验梁与实际工程中存在性能上的差异。本实验参照梁式构件的弯曲韧性的实验方法（RILEM,ASTM）,通过对24块早龄期纤维混凝土开口板以及36块28天龄期纤维混凝土开口板的抗弯性能进行试验研究,分析了不同龄期、不同掺量的钢纤维、以及高性能结构型合成长纤维对混凝土开口板的荷载-挠度全曲线、荷载-CMOD全曲线及挠度-CMOD全曲线的影响。通过对荷载-挠度全曲线进行计算,研究了不同纤维种类、纤维掺量下纤维混凝土开口板在不同跨中挠度下的变形能,并且对其韧性进行分析。同时,本文也对荷载-CMOD曲线、位移-CMOD曲线进行了拟合,并以纤维粘结理论对不同龄期、不同掺量的钢纤维以及高性能结构型合成纤维混凝土试件的荷载-位移曲线进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 高性能混凝土
• 1.2.1 高性能混凝土的定义及特点
• 1.2.2 高性能混凝土的主要性质
• 1.3 纤维混凝土
• 1.3.1 钢纤维混凝土
• 1.3.2 玻璃纤维混凝土
• 1.3.3 合成纤维混凝土
• 1.3.4 玻璃纤维混凝土
• 1.4 粉煤灰
• 1.4.1 粉煤灰在混凝土中的行为和作用
• 1.4.2 粉煤灰活性
• 1.4.3 粉煤灰的二次水化
• 1.4.4 粉煤灰的品质参数
• 2 纤维混凝土的基本力学性能
• 2.1 纤维混凝土的抗压性能
• 2.2 纤维混凝土的抗拉性能
• 2.3 纤维混凝土的弯曲性能
• 2.4 纤维混凝土的开裂机理
• 2.4.1 影响纤维对混凝土基体的增强作的五个因素
• 2.4.2 A.E.Naaman的纤维拔出模型
• 2.4.3 P.Robins的纤维拔出模型
• 2.4.4 纤维增强混凝土机理的两种解释
• 2.5 纤维混凝土弯曲韧性评价标准
• 2.5.1 美国材料试验学会标准（ASTM C1018）
• 2.5.2 中国工程建设标准协会标准（CECS 13:89）
• 2.5.3 德国纤维混凝土DBV标准
• 2.5.4 国际材料和结构协会RILEM标准
• 2.5.5 日本土木学会标准（Japan JSCE G552）
• 2.6 纤维混凝土的抗剪性能
• 2.7 抗弯试验的反分析理论
• 3 纤维喷射混凝土弯曲韧性与强度
• 3.1 试验内容
• 3.2 试验结果与分析
• 3.2.1 荷载-跨中挠度全曲线
• 3.2.2 破坏形态分析
• 3.3 初裂荷载、初裂挠度、初裂强度及弯曲韧性
• 3.3.1 初裂荷载
• 3.3.2 抗弯强度
• 5,I₁₀,I₂₀和I₃₀'>3.3.3 韧性指标I₅,I₁₀,I₂₀和I₃₀
• 5,10及R_10,20'>3.3.4 剩余强度指标R_5,10及R_10,20
• 4 不同掺量钢纤维/有机纤维混凝土开口板开裂后的韧性研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方案
• 4.1.3 新拌混凝土的工作度
• 4.1.4 新拌混凝土的含气量
• 4.1.5 立方体1天及28天抗压强度
• 4.2 实验结果与分析——荷载-位移曲线
• 4.2.1 早龄期纤维混凝土开口板荷载-位移曲线
• 4.2.2 28天龄期纤维混凝土开口板荷载-位移曲线
• 4.2.3 早龄期与28天龄期纤维混凝土开口板荷载-位移曲线对比
• 4.3 实验结果与分析——荷载-CMOD曲线
• 4.3.1 早龄期纤维混凝土开口板荷载-CMOD曲线
• 4.3.2 28天龄期纤维混凝土开口板荷载-CMOD曲线
• 4.4 实验结果与分析——位移-CMOD曲线
• 4.4.1 早龄期纤维混凝土开口板位移-CMOD曲线
• 4.4.2 28天龄期纤维混凝土开口板位移-CMOD曲线
• 4.5 实验结果与分析——能量-位移曲线
• 4.5.1 早龄期纤维混凝土开口板能量-位移曲线
• 4.5.2 28天龄期纤维混凝土开口板能量-位移曲线
• 4.5.3 早龄期与28天龄期纤维混凝土开口板能量吸收对比
• 4.6 实验结果与分析——能量-CMOD曲线
• 4.6.1 早龄期纤维混凝土开口板能量-CMOD曲线
• 4.6.2 28天龄期纤维混凝土开口板能量-CMOD曲线
• 4.7 实验结果与分析——抗弯强度
• 4.8 实验结果与分析——韧性分析
• 4.8.1 早龄期纤维混凝土开口板的韧性分析
• 4.8.2 28天龄期纤维混凝土开口板的韧性分析
• 4.9 实验结果与分析——中和轴
• 4.10 实验结果与分析——曲线拟合
• 4.10.1 早龄期线性拟合
• 4.10.2 28天龄期线性拟合
• 5 纤维粘结滑移分析
• 5.1 纤维摩擦系数的试验测定
• 5.2 荷载位移曲线的举例分析
• 5.3 不同龄期荷载位移曲线的对比分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢