UHMWPE纤维混凝土静动态力学性能研究

发布时间：2019-12-04 01:28

【摘要】：混凝土作为建筑材料已经普遍应用于各类工程结构和基础设施,但由于拉伸强度低、韧性差,在爆炸、冲击等极端荷载作用时易产生剥落、破碎,降低了防护能力。纤维混凝土由于纤维对混凝土的阻裂、增强和增韧作用,具有比基体素混凝土更好的性能。纤维对混凝土的增强效果主要取决于纤维的性质,也与纤维掺量、在混凝土基体中的分布以及界面特性有关。超高分子量聚乙烯(Ultra high moleculer weight polyethylene,简称UHMWPE)纤维是一种抗冲击性能优良的防弹纤维,既具有比钢纤维更高的强度,又具有较高的弹性模量和较低的细度和密度,可以期望由UHMWPE纤维增强的纤维混凝土具有很好力学性能,以满足工程抗爆炸、冲击防护需要。本文基于上述背景选题,研究了UHMWPE纤维混凝土的静动态力学性能,主要工作和创新性成果如下:(1)改进了高弹模柔性纤维混凝土制备工艺。通过改进纤维混凝土拌合方法,并适当延长搅拌时间,解决了高弹模纤维在混凝土中分散不均匀和易结团问题,提高了纤维混凝土的和易性等工作性能,为获得高性能纤维混凝土打下了良好的基础。(2)研究了纤维混凝土的单轴静态强度。研究发现,纤维混凝土立方体试件劈裂抗拉强度随纤维掺量的增加而显著提高;抗压强度较素混凝土改善不明显,纤维混凝土抗压强度具有与素混凝土类似的尺寸效应;本文研究的加捻UHMWPE纤维较前期研究的未处理普通UHMWPE纤维对混凝土的静态力学性能改善效果更加明显。(3)研究了纤维混凝土单轴压缩变形性能。结果表明,峰值应变、残余应力、泊松比、压缩韧性指数与纤维掺量呈正相关关系,弹性模量与纤维掺量呈负相关关系,表明纤维在混凝土单轴压缩时中起到了提供侧向被动围压的作用,提高了其压缩变形性能。基于试验结果,研究得到了纤维混凝土单向压缩的修正过镇海模型。(4)研究了纤维混凝土动态压缩力学特性。结果表明,纤维减缓了混凝土的破坏程度,延迟了破坏时间,提高了抗冲击韧性。纤维混凝土抗压强度与弹性模量均具有率敏感性,动力强度增长因子与应变率对数之间存在线性相关关系。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU528

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本文编号：2569397