论文题目: 高强混凝土脆性评价方法及其增韧措施的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水工结构工程
作者: 郭向勇
导师: 方坤河
关键词: 高强混凝土,脆性,脆性指标,尺寸效应,断裂能
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 混凝土的高强化具有一系列的优点,使得高强混凝土得到了广泛的应用,因此高强化是水泥混凝土材料的发展方向,但是混凝土是公认的准脆性材料,而当其结构尺度很大时则可认为是完全脆性材料,混凝土材料在破坏时表现为明显的脆性破坏。随着混凝土强度的提高,与之相关的脆性问题就越来越突出。为了实现真正意义上的混凝土高强化——工程中结构承载能力的高强化,就必须了解脆性破坏的原因。另一方面,混凝土脆性与混凝土强度的尺寸效应有关,不研究尺寸效应现象,就不能明确试验室的小尺寸试件的脆性与真实试件脆性的相关性,也就不能肯定脆性改善是否真实反映材料的实际性能。 (1) 本文通过混凝土脆性与强度尺寸效应关系的研究,克服了长期以来对混凝土脆性认识的局限,为水泥混凝土材料的高强化提供参考,同时也有利于促进混凝土断裂力学的发展。深入探讨了混凝土脆性及脆性指标,分析了现有的强度尺寸效应理论及断裂参数尺寸效应现象,并通过试验确定了混凝土脆性与不同类型混凝土的强度尺寸效应的关系;研究了断裂参数的尺寸效应现象,并由脆性与强度尺寸效应关系试验研究了影响高强混凝土脆性的各种因素;研究了高强混凝土的增韧减脆措施,重点研究了骨料在高强混凝土中的增韧机理;通过对混凝土断裂能测试方法的试验对比研究认为,楔入劈拉试件值得推广。 (2) 对混凝土脆性指标及评价方法分析的结果表明,混凝土作为微观真脆性的材料,其脆性大小最终应归结为塑性区尺寸的大小;由于试件的尺寸显著影响材料的脆性行为,脆性指标不应包含尺寸因素,即不随试件尺寸发生改变,现有的绝大多数脆性指标由于所含参数具有尺寸效应而不确切;以Bazant尺寸效应曲线形式定性的反映脆性大小,定量可以曲线上交点η为脆性指标,η与塑性区尺寸成正比,η越大,脆性越小,因此,作为明确的定量化的脆性指标,η可在任何实验室采用以评定不同增韧措施的实际效果,简单可靠。 (3) 通过对现有混凝土脆性指标和评价方法进行比较和系统地分析认为:混凝土材料的脆性与混凝土强度尺寸效应有关,并且不同的理论都有不足之处,应该有特定的适用范围;断裂能是材料脆性断裂的基本性能参数,而断裂能与断裂过程区特征紧
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 混凝土高强化与脆性
1.2.1 混凝土高强化
1.2.2 高强化方式
1.2.3 高强混凝土的应用
1.2.4 高强混凝土的脆性断裂
1.3 混凝土的脆性研究
1.3.1 混凝土脆性的特点
1.3.2 混凝土脆性研究
1.3.3 脆性断裂理论对脆性破坏的解释
1.3.4 混凝土的脆性研究存在的问题
1.4 混凝土强度的尺寸效应
1.5 断裂参数的尺寸效应及试验方法
1.5.1 断裂韧性的尺寸效应
1.5.2 断裂能的尺寸效应
1.5.3 断裂参数的试验方法
1.6 混凝土断裂行为转变
1.7 本文的研究工作
1.7.1 水泥混凝土高强化的脆性问题
1.7.2 水泥混凝土脆性与尺寸效应
1.7.3 本文的研究内容
1.7.4 本文研究的目的和意义
第2章 基于强度尺寸效应的高强混凝土脆性指标的研究
2.1 引言
2.2 混凝土强度尺寸效应理论
2.2.1 抗弯强度的尺寸效应
2.2.2 抗压强度的尺寸效应
2.2.3 抗拉强度的尺寸效应
2.3 混凝土断裂参数尺寸效应理论
2.3.1 混凝土断裂韧性的尺寸效应
2.3.2 混凝土断裂能的尺寸效应
2.4 基于强度尺寸效应的高强混凝土脆性指标研究
2.4.1 现有混凝土脆性指标
2.4.2 脆性行为的尺寸因素
2.4.3 基于强度尺寸效应的混凝土脆性指标的确立
2.4.4 基于尺寸效应的脆性指标的实际意义
2.5 本章小结
第3章 高强混凝土脆性指标与强度尺寸效应关系的试验研究
3.1 引言
3.2 实验设计与性能测试
3.2.1 原材料及配合比
3.2.2 力学参数的测试
3.3 高强、超高强混凝土脆性与强度尺寸效应关系研究
3.3.1 试验混凝土材料的基本性能
3.3.2 带切口三点弯曲梁的尺寸效应及其与脆性关系
3.3.3 无切口三点弯曲梁的尺寸效应及其与脆性关系
3.3.4 抗压强度的尺寸效应与脆性关系
3.3.5 劈裂抗拉强度的尺寸效应及其与脆性关系
3.3.6 变长径比试件抗压强度的尺寸效应
3.4 本章小结
第4章 高强混凝土脆性影响因素的试验研究
4.1 引言
4.2 研究混凝土脆性的理论基础
4.2.1 RILEM推荐的方法
4.2.2 非几何相似的尺寸效应律
4.3 基于小尺寸试件的尺寸效应分析法
4.4 混凝土脆性影响因素的试验研究
4.4.1 试验方法及性能测试介绍
4.4.2 水胶比的变化对混凝土脆性的影响
4.4.3 砂率的变化对混凝土脆性的影响
4.4.4 胶凝材料成分的变化对混凝土脆性的影响
4.4.5 龄期和养护制度对混凝土脆性的影响
4.5 本章小结
第5章 高强混凝土增韧措施研究
5.1 引言
5.2 典型高强混凝土对脆性的影响
5.2.1 引气、聚丙烯睛纤维混凝土的基本力学性能
5.2.2 带切口的三点弯曲梁的试验结果
5.2.3 无切口的三点弯曲梁的抗弯强度试验结果
5.2.4 抗压强度的尺寸效应
5.2.5 混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应试验结果
5.2.6 变长径比试件抗压强度的尺寸效应
5.3 骨料品种的变化对混凝土脆性的影响
5.4 卵石、碎石混凝土的断裂性能比较分析
5.4.1 断裂特征比较
5.4.2 全曲线形状比较
5.4.3 立方体强度与荷载峰值、断裂韧性、断裂能、CTOD的关系比较
5.4.4 卵石混凝土、碎石混凝土的荷载峰值、断裂韧性、断裂能规律分析
5.5 骨料对高强混凝土增韧作用的机理分析
5.5.1 混凝土微观结构
5.5.2 骨料偏转裂缝机制
5.5.3 骨料拔出破坏机制
5.5.4 基体中的微裂缝屏蔽机制
5.6 本章小结
第6章 高强混凝土断裂能试验方法的研究
6.1 引言
6.2 混凝土断裂模型
6.3 断裂能研究的发展概况
6.4 楔入劈拉试验过程及结果分析
6.4.1 试验概况
6.4.2 计算理论
6.4.3 计算结果
6.5 混凝土断裂过程中的能量消耗
6.5.1 计算模型
6.5.2 混凝土断裂过程中能量消耗的试验研究
6.6 混凝土断裂能的形状效应
6.6.1 三点弯曲梁测试混凝土断裂能的试验过程
6.6.2 断裂能形状效应研究
6.7 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间参加的科研项目
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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