纤维对混凝土力学性能及开裂后抗渗性能的影响

发布时间：2017-08-06 08:26

  本文关键词：纤维对混凝土力学性能及开裂后抗渗性能的影响

  更多相关文章： 抗渗性能 纤维混凝土 裂缝形态 修正系数 平行板模型

【摘要】：对于隧道结构等地下工程而言,混凝土的耐久性相对于其他性能而言尤为重要。在混凝土结构正常使用期间,构件基本上都是带裂缝工作的,而混凝土构件内出现裂缝后,裂缝可显著影响混凝土抗渗性能。在混凝土中掺入适量纤维,可抵御混凝土早期收缩裂缝,并可抑制裂缝的扩展,改善混凝土易开裂等缺点；纤维还可提高混凝土基体的韧性,提高混凝土构件的能量吸收能力。现有国标给出的渗透性试验方法主要是针对未开裂试件,无法评价结构正常使用期间带裂缝工作的混凝土构件的抗渗性能。因此,本文主要针对纤维对混凝土力学性能以及开裂后抗渗性能的影响展开了研究。韧性主要是用来评价纤维混凝土材料的能量吸收和抵御变形的能力,是纤维混凝土的比较重要的基本力学性能之一。本文主要采用国际标准RILEM TC 162-TDF 2002开口梁三点弯曲试验,研究了纤维对混凝土材料的韧性和抗弯强度的影响,同时还采用美国标准ASTM C1069四点弯曲试验,来对比分析两种试验方法的异同点。两种标准的分析结果皆表明：纤维可显著改善混凝土韧性,对于RILEM开口梁三点弯曲试验,纤维还可有效控制裂缝口扩展度,并且挠度和裂缝口扩展度之间存在一定的线性关系。未开裂的混凝土材料其渗透性一般都较低,但对于处于服役期的带裂缝工作混凝土构件,混凝土构件的抗渗性能出现明显改变。为研究纤维对裂隙混凝土抗渗性能的影响,本文借鉴圆盘劈裂试验引入可控裂缝,并采用Supereyes数码显微镜、Image Pro Plus图像分析软件及超声无损检测法对裂缝形态进行了分析。对于带裂缝试件,分别利用变水压和恒定水压渗透试验研究了其抗渗性能；参照达西定律及平板渗流模型,提出了在考虑纤维影响后单裂隙混凝土渗透性能的分析方法。研究表明：在圆盘劈裂试验中素混凝土试件发生脆性破坏、无法控制裂缝的扩展,而掺入纤维后,试件不仅表现出良好的韧性和变形能力,而且可实现裂缝扩展速率的有效控制；纤维可提高裂缝曲折度,降低裂缝修正系数和渗透介质通过混凝土的能力；与传统变水压渗透系数相比,恒水压渗透试验得出的修正单裂隙渗透系数可较敏感地反映内部裂缝对混凝土渗透性的影响,定量分析混凝土渗透性与裂缝形态之间的关系。
【关键词】：抗渗性能 纤维混凝土 裂缝形态 修正系数 平行板模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-38
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 纤维混凝土12-15
• 1.2.1 纤维混凝土发展历程12-13
• 1.2.2 工程常见纤维类型13-15
• 1.3 喷射混凝土与地下工程15-17
• 1.4 纤维混凝土韧性评价标准17-21
• 1.4.1 RILEM TC 162-TDF18-20
• 1.4.2 ASTM C160920-21
• 1.5 混凝土渗透性试验方法21-30
• 1.5.1 氯离子渗透法21-25
• 1.5.2 水压力渗透法25-27
• 1.5.3 气体渗透性法27-30
• 1.6 混凝土渗透性研究现状30-36
• 1.6.1 混凝土渗透性与耐久性30-31
• 1.6.2 纤维对渗透性的影响31-32
• 1.6.3 应力对渗透性的影响32
• 1.6.4 裂缝的形态与渗透性32-35
• 1.6.5 高温损伤与渗透性35-36
• 1.6.6 自愈合对渗透性的影响36
• 1.7 本文主要研究内容36-38
• 2 纤维对混凝土力学性能的影响38-61
• 2.1 纤维增强机理38-40
• 2.1.1 纤维间距理论38
• 2.1.2 复合材料理论38-39
• 2.1.3 纤维破坏形态39-40
• 2.2 试验概况40-42
• 2.2.1 试验原材料40-41
• 2.2.2 试验配合比41-42
• 2.3 抗压强度试验42-44
• 2.4 立方体劈拉试验44-46
• 2.5 RILEM三点弯曲试验46-54
• 2.5.1 试验荷载—挠度/CMOD全曲线46-47
• 2.5.2 挠度与CMOD的关系分析47-50
• 2.5.3 抗弯强度分析50-52
• 2.5.4 纤维对混凝土能量吸收能力和等效抗弯强度的影响52-54
• 2.6 ASTM四点弯曲试验54-57
• 2.6.1 四点弯曲试验荷载—挠度曲线分析54-55
• 2.6.2 抗弯强度与纤维掺量关系分析55-56
• 2.6.3 四点弯曲试验韧性指标分析56-57
• 2.7 两种弯曲韧性评价标准的对比57-59
• 2.7.1 RILEM三点弯曲试验和ASTM四点弯曲相同点57-58
• 2.7.2 两种标准试验结果的差异探讨58-59
• 2.8 本章小结59-61
• 3 裂缝的预制61-73
• 3.1 引言61-62
• 3.2 试验概况62-65
• 3.2.1 模具设计及试件制备62-63
• 3.2.2 巴西圆盘反馈调节试验63-65
• 3.3 西圆盘试验结果与分析65-71
• 3.3.1 劈裂试验的荷载—裂缝宽度曲线65-67
• 3.3.2 劈裂试验开裂荷载和残余承载力分析67-68
• 3.3.3 能量吸收能力与纤维掺量的关系分析68-70
• 3.3.4 钢纤维对裂缝回缩程度的影响70-71
• 3.4 本章小结71-73
• 4 裂缝的观测与分析73-89
• 4.1 引言73-74
• 4.2 研究概况74-77
• 4.2.1 Supereyes测量裂缝宽度74-75
• 4.2.2 摄像法及IPP图像后处理75
• 4.2.3 超声无损检测法75-77
• 4.3 裂缝形态测量结果与分析77-83
• 4.3.1 裂缝宽度的不固定性77-78
• 4.3.2 有效裂缝宽度78-80
• 4.3.3 裂缝宽度分析80-81
• 4.3.4 裂缝曲折度分析81-83
• 4.4 超声波速与裂缝损伤83-88
• 4.4.1 超声波检测结果83-84
• 4.4.2 超声波速度与裂缝宽度的关系分析84-85
• 4.4.3 纤维掺量的影响85-87
• 4.4.4 声学损伤变量与裂缝宽度87-88
• 4.5 本章小结88-89
• 5 带裂缝混凝土渗透性试验89-106
• 5.1 引言89
• 5.2 渗透性试验理论89-93
• 5.2.1 达西定律89-90
• 5.2.2 变水压渗透性分析方法90-91
• 5.2.3 平板模型理论和渗流立方定律91-93
• 5.3 试验概况93-95
• 5.3.1 水渗透性试验试件93
• 5.3.2 变水压渗透试验93-94
• 5.3.3 恒压水头渗透试验94-95
• 5.4 水渗透性试验结果95-105
• 5.4.1 变水压渗透性试验结果与分析97-98
• 5.4.2 恒水压渗透性试验结果与分析98-101
• 5.4.3 裂缝修正系数的回归分析101-102
• 5.4.4 纤维对修正系数的影响102
• 5.4.5 达西定律与修正平板模型102-103
• 5.4.6 修正单裂隙渗透系数与变水压渗透系数的异同103-104
• 5.4.7 两种渗透性试验方法的适用性探讨104-105
• 5.5 本章小结105-106
• 6 结论与展望106-109
• 6.1 结论106-107
• 6.2 展望107-109
• 参考文献109-118
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况118-119
• 致谢119-120

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任县伟;丁一宁;;高温对FRC渗透性能影响研究综述[J];低温建筑技术;2015年11期

2 马建;孙守增;赵文义;王磊;马勇;刘辉;张伟伟;陈红燕;陈磊;魏雅雯;叶飞;;中国隧道工程学术研究综述·2015[J];中国公路学报;2015年05期

3 陈军;任俊;;线性和非线性超声技术检测不同裂缝宽度下的砂浆试块损伤[J];无损检测;2015年01期

4 鲁曙宝;;地下室防水工程施工技术[J];科技创新与应用;2012年13期

5 于洪丹;陈飞飞;陈卫忠;杨建平;曹俊杰;袁克阔;;含裂隙岩石渗流力学特性研究[J];岩石力学与工程学报;2012年S1期

6 张士萍;刘加平;孙伟;田倩;;裂缝对混凝土中介质传输的影响[J];混凝土;2009年12期

7 谢剑锋;王勇;张恒喜;;钢纤维喷射混凝土在地下工程中的应用[J];山西建筑;2009年36期

8 钱春香;王育江;黄蓓;;水在混凝土裂缝中的渗流规律[J];硅酸盐学报;2009年12期

9 钱春香;王育江;王辉;黄蓓;吴淼;;水在混凝土内的渗流研究[J];建筑材料学报;2009年05期

10 侯永和;杨家松;王崇绪;;纳米级混凝土外加剂在钢纤维喷射混凝土中的应用研究[J];混凝土;2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 延永东;氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理及作用效应[D];浙江大学;2011年

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本文编号：629115