纤维改性轻骨料混凝土的高温力学性能研究

发布时间：2018-03-01 11:04

本文关键词： 玄武岩纤维聚丙烯纤维轻骨料混凝土数字图像相关方法高温力学性能　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：现今,绿色、环保已成为我国建筑行业发展的主导方向,建筑材料为绿色建筑的主要构成之一。建筑材料的构成中,传统混凝土占建筑材料的主要部分,与耗能多、破坏环境的传统混凝土相比,轻骨料混凝土具有轻质、抗震性能优异、耐火性好、保温隔音性好,其普遍使用可减轻对环境的破坏,是一种绿色环保的材料。近些年,火灾事故频发,事故中材料经历高温后受损各项性能下降是建筑结构破坏的主要因素之一,发展耐高温的混凝土材料是当今建筑结构防火自救的主要措施之一;轻骨料(如页岩陶粒、浮石、膨胀珍珠岩、黏土陶粒等)多为火山喷发速凝或人工高温煅烧而成的,其本身便具有较强的耐高温性能,加之我国对轻骨料混凝土的应用范围较小,轻骨料有较大的利用和发展空间。轻骨料混凝土由于制备工艺和粗骨料孔隙率较大,导致其含湿量往往大于普通混凝土,这就增加了轻骨料混凝土在高温中发生爆裂的可能性,同时由于轻骨料内部多孔且强度较普通碎石低,致使拌合物强度较低,破坏呈脆性,这些缺点制约着轻骨料混凝土的发展和工程应用。针对轻骨料混凝土的缺陷,本文采用筒压强度较高、孔隙率较低的页岩陶粒作为粗骨料,保证轻骨料混凝土强度;选用高弹模、高拉伸强度、耐高温的玄武岩纤维和质轻、弹性好的聚丙烯纤维掺入轻骨料混凝土中,研究室温下和高温后纤维对轻骨料混凝土各项力学性能的影响。利用高温图像采集系统拍摄高温中试件的表观图像,应用数字图像相关方法计算高温中试件表观的应变,从宏观上研究试件在高温中受热的变形规律。本文得到如下相关结果:(1)聚丙烯纤维在改善轻骨料混凝土脆性缺陷的效果上要优于玄武岩纤维,而玄武岩纤维对轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度的增强作用明显;混杂纤维中聚丙烯纤维掺量0.15%时,混杂纤维轻骨料混凝土试件破坏形态特征与聚丙烯纤维轻骨料混凝土一致,混杂纤维在对轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度增强效果上不明显。(2)分析高温试验数据,室温-300℃,各类轻骨料混凝土的抗压强度变化不明显,部分随着温度升高抗压强度增加,劈裂抗拉强度随温度上升呈不同程度的衰减。400℃-900℃,仅一个轻骨料混凝土试件发生爆裂,说明采用页岩陶粒作粗骨料的混凝土耐高温性好;100℃-500℃时,聚丙烯纤维轻骨料混凝土各项强度衰减速度较慢;500℃-900℃时,相比聚丙烯纤维,玄武岩纤维混凝土的各项残余强度较高;100℃-900℃,混杂纤维轻骨料混凝土的各项强度衰减速度最慢。(3)应用数字图像相关方法和电阻应变片同时测量室温下轻骨料混凝土的弹性模量,得到的数值在一个量级上且大小相近,验证了数字图像相关方法测量混凝土弹性模量的可行性。利用高温图像采集系统实时拍摄高温中受热试件图像,应用数字图像相关方法计算图像,得到试件在高温试验中试件表观的温度-热应变规律曲线。本文制备的纤维轻骨料混凝土最低强度LC30,耐高温性能优异,可以应用到防火要求较高的主体结构中。应用数字图像相关方法成功测量了混凝土的弹性模量和高温中应变,具有一定的创新性和实用价值。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528

【参考文献】