钢纤维混凝土劈裂抗拉与抗折性能的尺寸效应试验研究

发布时间：2017-09-29 05:25

  本文关键词：钢纤维混凝土劈裂抗拉与抗折性能的尺寸效应试验研究

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【摘要】：作为一种准脆性材料,混凝土的力学性能与其几何尺寸密切相关。对于混凝土而言,其主要表现名义上的抗压强度、劈拉强度和抗折强度会随着试件截面尺寸的增大而减小。除了几何尺寸,配合比、骨料组份、强度等级也是影响混凝土力学性能的主要因素。由于实际工程中混凝土结构的几何尺寸往往很大,进行混凝土结构设计时很难采用相似尺寸的试件来进行强度设计,所以大多数混凝土力学性能试验还都是采用缩尺模拟的方式,通过试验得出的等效计算公式为设计理念来进行混凝土强度的计算。近年来,随着人们使用需求的提高,工程结构向着更安全,更适用,更耐久的方向发展,对混凝土的各项性能要求也更高。为了满足不同工程领域对混凝土材料的需求,各国学者和结构设计人员采用了各种方法来提高混凝土的力学性能。通过在混凝土拌合物中掺入一定量的钢纤维,这种提高混凝土力学性能的方法已经被证实为一种较为可行的方案,而且已经在部分特殊工程中得到了显著的效果。目前,国内外学者对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的尺寸效应研究大部分集中在单一的钢纤维体积率的变化或者基体混凝土强度的变化上,对钢纤维混凝土试件的几何尺寸和养护龄期等方面的研究略显不足。为了得到不同试件尺寸、钢纤维体积率、基体混凝土强度和养护龄期对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,本次试验结合钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应,对钢纤维混凝土的劈裂抗拉和抗折强度的尺寸效应开展了两方面的研究,主要研究内容如下:1.钢纤维混凝土劈拉强度的尺寸效应为了研究钢纤维混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应,制作了36个100mm×100mm×100mm、36个150mm×150mm×150mm和36个200mm×200mm×200mm的混凝土试件,在C30和C60两种混凝土强度中分别掺入0%、0.75%和1.5%三种不同体积分数的钢纤维,根据养护龄期的设置在标准养护环境下养护7d和28d,参照钢纤维混凝土试验方法标准进行劈拉强度试验。通过以上各种类型立方体试件的劈裂抗拉强度试验,分析了钢纤维体积分数、养护龄期和混凝土强度等因素对劈裂抗拉强度的影响,得到了不同混凝土基体强度下的钢纤维混凝土劈裂抗拉强度的尺寸换算系数值,采用线性拟合的方法拟合出了不同强度下的钢纤维混凝土劈裂抗拉强度值的计算公式。结果表明,钢纤维混凝土立方体试件的劈裂抗拉强度存在尺寸效应现象。同等条件下的钢纤维混凝土立方体试件,小尺寸试件的名义劈裂抗拉强度要高于较大尺寸试件的劈裂抗拉强度。并且,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应现象会随着混凝土基体强度的提高表现地更加明显。2.钢纤维混凝土抗折强度的尺寸效应为了研究钢纤维混凝土抗折强度的尺寸效应,制作了36个100mm×100mm×400mm、36个150mm×150mm×550mm的混凝土试件,在C30和C60两种混凝土强度下分别掺入0%、0.75%和1.5%三种不同体积分数的钢纤维,根据养护龄期的设置在标准养护环境下养护7d和28d,参照钢纤维混凝土试验方法标准进行抗折强度试验。通过对以上不同类型试件的抗折强度试验,分析了钢纤维体积分数、养护龄期和混凝土强度等因素对抗折强度的影响,得到了不同混凝土基体强度下的钢纤维混凝土抗折强度的尺寸换算系数值,通过线性拟合的方法,拟合出了不同强度和龄期下的钢纤维混凝土名义抗折强度的计算公式。通过试验值与计算值的对比验证,基于能量释放的Bazant尺寸效应率对钢纤维混凝土抗折强度的分析有较好的适用性,本次试验也为钢纤维混凝土在工程中的应用提供了理论支持。
【关键词】：混凝土 钢纤维混凝土 劈裂抗拉强度 抗折强度 尺寸效应
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 尺寸效应研究历史回顾11-12
• 1.3 混凝土力学性能尺寸效应研究现状12-15
• 1.3.1 劈裂抗拉强度尺寸效应12-14
• 1.3.2 抗折强度尺寸效应14-15
• 1.4 本文研究内容和主要工作15-18
• 2 试验概况18-30
• 2.1 试验目的18
• 2.2 试验材料18-22
• 2.2.1 水泥18-20
• 2.2.2 细骨料20
• 2.2.3 粗骨料20-21
• 2.2.4 减水剂21-22
• 2.2.5 钢纤维22
• 2.2.6 水22
• 2.3 试验设计及试验配合比22-24
• 2.3.1 试验分组设计22-23
• 2.3.2 试验配合比23-24
• 2.4 试件制作、养护及试件编号24-26
• 2.4.1 试件制作及养护24
• 2.4.2 试件编号24-26
• 2.5 加载方案与试验步骤26-30
• 2.5.1 加载方案26-27
• 2.5.2 试验步骤27-30
• 3 钢纤维混凝土劈拉性能尺寸效应研究30-40
• 3.1 劈裂抗拉性能试验的结果及分析30-31
• 3.2 钢纤维混凝土劈拉强度尺寸效应分析31-37
• 3.2.1 C30钢纤维混凝土劈拉强度尺寸换算系数分析31-33
• 3.2.2 C60钢纤维混凝土劈拉强度尺寸换算系数分析33-36
• 3.2.3 尺寸效应计算公式36-37
• 3.3 本章小结37-40
• 4 钢纤维混凝土抗折性能尺寸效应研究40-50
• 4.1 抗折性能试验的结果及分析40-45
• 4.1.1 C30钢纤维混凝土抗折强度尺寸换算系数分析41-43
• 4.1.2 C60钢纤维混凝土抗折强度尺寸换算系数分析43-45
• 4.2 理论分析45-48
• 4.2.1 基于能量释放的Bazant尺寸效应理论45-46
• 4.2.2 修正后的钢纤维混凝土抗折强度尺寸效应率46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 结论与展望50-52
• 5.1 结论50-51
• 5.1.1 钢纤维混凝土劈裂抗拉性能尺寸效应的试验研究50
• 5.1.2 钢纤维混凝土抗折性能尺寸效应的试验研究50-51
• 5.2 展望51-52
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文52-54
• 致谢54-56
• 参考文献56-58

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本文编号：940223