聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能试验研究

论文摘要

近年来,随着大跨度桥梁、隧道以及高层建筑的蓬勃发展,强度高、耐久性好和工作性能优异的高强混凝土正得到日益广泛的应用。然而,高强混凝土与普通混凝土相比,结构密实,脆性更大,渗透性低,抗火性能差。而通过掺加聚丙烯纤维提高高强混凝土的韧性是当前的重要研究方向。同时对高强混凝土硬化早期的开裂有很好的改善作用。它能够很好的缓解混凝土硬化早期由于各种因素造成的拉伸应力,减少宏观裂缝的发生与发展,阻止基体中原有的微裂缝扩展并延缓新裂缝的出现,提高基体的变形能力。所以,研究掺入聚丙烯纤维后高强混凝土力学性能,寻求聚丙烯纤维的最佳掺量,具有重要理论意义和实用价值。本试验研究依托山西省高校科技开发研究项目（编号:2007115）“高强混凝土抗火增韧组分-聚丙烯纤维研究”,对聚丙烯纤维高强混凝土分别进行了立方体抗压试验、劈拉试验、弹性模量试验、轴心抗压试验、抗折试验;还按照国际结构与材料研究所联合会混凝土断裂力学技术委员会（RILEMTC50-FMC）已正式推荐的混凝土断裂能标准测试方法,用三点弯曲梁法研究了聚丙烯纤维高强混凝土的断裂能变化。在本试验中选择了六个不同的掺量和四种不同长度的聚丙烯纤维,研究掺量和纤维长度对聚丙烯纤维高强混凝土的影响,来确定纤维的最佳掺量和最佳长径比。同时还通过混掺两种、三种、四种不同长度的聚丙烯纤维,验证混杂纤维是否优于单一纤维长度的高强混凝土的各个力学性能。通过本试验研究,表明对于立方体抗压强度和轴心抗压强度方面,聚丙烯纤维对高强混凝土的影响较小,可以直接取高强混凝土的强度。但是对于拉压比、劈拉强度、弹性模量、抗折强度以及断裂能方面,聚丙烯纤维对高强混凝土的影响比较明显,表明了聚丙烯纤维的确改善了高强混凝土的韧性,并且随掺量和纤维长度有上升的趋势,同时混掺不同长度的聚丙烯纤维高强混凝土在抗折强度和断裂能力学性能方面还是优于单一长度的纤维高强混凝土。这些结论为聚丙烯纤维的研究提供了丰富的资料,还可以作为聚丙烯纤维高强混凝土结构设计和实际工程的应用的重要依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高强混凝土
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 高强混凝土的发展和应用
• 1.2 纤维混凝土
• 1.2.1 纤维混凝土概述
• 1.2.2 纤维混凝土的组成材料及其性能
• 1.2.3 纤维混凝土的研究与应用
• 1.3 纤维混凝土聚丙烯纤维混凝土的发展和工程应用
• 1.4 混杂纤维混凝土
• 1.5 本文研究内容
• 1.5.1 选题背景情况
• 1.5.2 课题研究内容
• 第二章 试验概况
• 2.1 试验材料
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 聚丙烯纤维高强混凝土配合比
• 2.2.2 试验分组
• 2.2.3 试验内容
• 2.2.4 试验设备
• 2.2.5 试验的试件尺寸设计
• 2.3 模型试验的设计试验试件制作
• 2.3.1 混凝土搅拌
• 2.3.2 坍落度测定
• 2.3.3 试件成型及养护
• 第三章 聚丙烯纤维高强混凝土力学性能试验
• 3.1 立方体抗压试验
• 3.1.1 试验步骤
• 3.1.2 试验结果及分析
• 3.1.3 试验过程的现象及破坏形态
• 3.2 劈拉试验
• 3.2.1 试验步骤
• 3.2.2 试验结果及分析
• 3.2.3 试验现象及破坏形态
• 3.3 轴心抗压试验
• 3.3.1 试验步骤
• 3.3.2 试验结果及分析
• 3.3.3 试验现象及破坏形态
• 3.4 弹性模量试验
• 3.4.1 试验步骤
• 3.4.2 试验结果及分析
• 3.4.3 弹性模量变化的原理
• 3.5 抗折试验
• 3.5.1 试验步骤
• 3.5.2 试验结果及分析
• 3.5.3 试验现象及破坏形态
• 3.6 断裂能试验
• 3.6.1 引言
• 3.6.2 试验概况
• 3.6.3 试验结果及分析
• 3.6.4 试验现象及破坏形态
• 3.6.5 聚丙烯纤维增强断裂能的机理分析
• 第四章 纤维混凝土增强机理和聚丙烯混凝土增强增韧机理
• 4.1 纤维混凝土增强机理
• 4.1.1 复合材料混合定律
• 4.1.2 纤维间距理论
• 4.2 聚丙烯纤维对高强混凝土的增强增韧机理
• 第五章 结论和展望
• 5.1 基本结论
• 5.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录