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聚丙烯纤维混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究

2020-11-22阅读(630)

聚丙烯纤维混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究

论文摘要

本文紧紧围绕纤维混凝土的早期收缩抗裂性能这一主题,从作用机理、试验研究、工程应用等方面进行了深入广泛的研究。针对混凝土早期收缩开裂的特点,本文选用低掺率的聚丙烯纤维为切入点,在同水灰比、同坍落度两种不同试验条件下,利用自行研制的早期收缩试验装置对纤维混凝土早期收缩的影响进行了对比分析;用圆环约束试验装置对纤维混凝土的早期抗裂性能进行研究,并对定量分析混凝土早期收缩抗裂的动态过程进行了有益的尝试;结合试验结果,从微观结构、孔结构、水分散失率、收缩和徐变、断裂性能等不同角度分析了纤维的作用机理;在明确了纤维的减缩抗裂效果之后,又对目前常用的三种减缩抗裂材料的作用效果和机理进行了全面系统地比较分析,以期找到最佳的混凝土减缩抗裂措施。 本文的研究表明,纤维的掺入对降低混凝土的早期收缩有一定的效果,但同时会对纤维的坍落度造成一定的影响,如果通过调整浆骨比保证混凝土的坍落度,则会由于浆体的增加,混凝土的收缩相应增大。试验表明:水分散失率的降低、微观结构的改善可能是纤维混凝土早期收缩的主要原因。在圆环约束条件下,由于收缩的降低,收缩产生的弹性拉应力随之降低;同时徐变产生的松弛效应增大,从而使纤维混凝土内部实际的拉应力降低,实际开裂的时间延迟。另外,纤维的掺入还可以增加混凝土的断裂韧度,显著增大裂缝扩展的能量消耗,从而有效抑制裂缝的扩展,大大降低裂缝的长度、宽度和数量。理论分析的结果与收缩抗裂试验的结果是相对应的。综合考虑试验研究和理论分析的结果,确定了纤维的最佳掺量。 三种材料的对比试验结果表明:混凝土中掺减缩剂的减缩效果明显好于单掺聚丙烯纤维和膨胀剂,而聚丙烯纤维和膨胀剂双掺也表现出良好的复合效果,结合抗裂试验的结果,找到了效果最佳的措施。通过对比分析三种材料的抗裂机理,可以看出:减小混凝土早期收缩、增大混凝土的松弛效应,是解决混凝土早期开裂问题的有效途径。在此基础上,提出了今后的研究方向。 在对纤维混凝土早期收缩抗裂性能进行相关研究之外,本文最后还对纤维混凝土的其它性能进行分析总结,发现低掺率的聚丙烯纤维对混凝土的其它性能并无明显的负面影响。综合考虑各个方面,可以得出结论:纤维是改善混凝土早期收缩抗裂性能的有效措施之一。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 第一节 引言
  • 第二节 混凝土的早期收缩开裂
  • 第三节 纤维混凝土研究现状及存在问题
  • 第四节 总结和研究方向
  • 第二章 纤维混凝土早期收缩开裂相关特征
  • 第一节 聚丙烯纤维级纤维混凝土基本特征
  • 2.1.1 聚丙烯纤维
  • 2.1.2 纤维增强混凝土
  • 第二节 纤维混凝土抗裂作用机理分析
  • 2.2.1 感性解释
  • 2.2.2 纤维间距理论
  • 2.2.3 复合理论
  • 2.2.4 三维乱向短纤维增强机理
  • 第三章 聚丙烯纤维混凝土早期收缩性能试验研究
  • 第一节 引言
  • 第二节 原材料及其性能
  • 第三节 纤维特征及拌和方法
  • 3.3.1 土木工程对合成纤维的基本要求
  • 3.3.2 纤维特征
  • 3.3.3 纤维分散性的检验
  • 3.3.4 纤维混凝土的拌制工艺
  • 第四节 纤维混凝土早期收缩性能试验方法
  • 3.4.1 试验仪器
  • 3.4.2 试件制备
  • 3.4.3 收缩测量
  • 3.4.4 收缩计算
  • 第五节 配合比设计及试验结果分析
  • 3.5.1 试验配合比
  • 3.5.2 同水灰比条件下聚丙烯纤维对混凝土早期收缩的影响
  • 3.5.3 同坍落度条件下聚丙烯纤维对混凝土早期收缩的影响
  • 3.5.4 两种试验条件下的试验结果对比
  • 第六节 聚丙烯纤维改善混凝土早期收缩的机理分析
  • 第七节 本章小结
  • 第四章 约束条件下纤维混凝土抗裂性能试验研究
  • 第一节 引言
  • 第二节 试验装置和试验方法
  • 4.2.1 试验装置
  • 4.2.2 试验方法
  • 第三节 试验原理和计算方法
  • 4.3.1 试验原理
  • 4.3.1.1 混凝土环的应力应变分析
  • 4.3.1.2 内钢环的应力应变分析
  • 第四节 试验结果及分析
  • 4.4.1 试验配合比
  • 4.4.2 试验结果及分析
  • 4.4.3 裂缝观察结果
  • 4.4.4 最佳掺量的确定
  • 第五节 聚丙烯纤维混凝土抗裂机理分析
  • 4.5.1 混凝土的收缩与开裂的关系
  • 4.5.2 抗裂机理分析
  • 第六节 环形试件收缩试验方法评价
  • 4.6.1 环形试件收缩试验方法的优点
  • 4.6.2 环形试件收缩试验方法的不足
  • 第七节 本章小结
  • 第五章 混凝土早期减缩抗裂措施试验研究
  • 第一节 常用的减缩抗裂措施介绍
  • 5.1.1 减缩剂
  • 5.1.2 膨胀剂
  • 第二节 材料组成和配合比设计
  • 第三节 试验结果及分析
  • 5.3.1 聚丙烯纤维和膨胀剂对混凝土早期收缩的影响
  • 5.3.2 聚丙烯纤维和减缩剂对混凝土早期收缩的影响
  • 第四节 圆环抗裂试验及结果分析
  • 5.4.1 裂缝观察结果
  • 5.4.2 最大裂缝宽度随时间变化关系
  • 第五节 减缩抗裂措施的比较分析
  • 5.5.1 减缩性能
  • 5.5.2 抗裂性能
  • 5.5.3 微观结构分析
  • 5.5.4 试验结果对比分析
  • 5.5.5 抗裂机理对比分析
  • 第六节 本章小结
  • 第六章 纤维对混凝土其它物理性能的影响
  • 第一节 聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响
  • 6.1.1 抗压强度
  • 第二节 聚丙烯纤维对混凝土其它性能的影响
  • 6.2.1 抗渗性
  • 6.2.2 抗冲击性
  • 6.2.3 抗疲劳强度
  • 第三节 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  • 第一节 研究成果
  • 7.1.1 试验分析中的主要结论
  • 7.1.2 研究中的创新
  • 第二节 展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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