冻融作用下PVA纤维增强快硬混凝土的力学性能研究

发布时间：2020-03-31 05:41

【摘要】：冻融破坏是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一,在我国严寒地区,特别是北方地区,由于冻融作用,这些地区的水工建筑物容易出现严重的冻融损伤破坏。所以如何提高混凝土结构的抗冻融能力是一个重要的热点研究问题。聚乙烯醇(PVA)纤维与水泥基体具有良好黏结界面等诸多优良性能,能有效改善混凝土性能劣化。目前对于PVA纤维增强混凝土的冻融特性研究则主要集中在28d抗拉、抗压、韧性抗冲击性等短期力学性能。对寒冷条件下,冻融环境的早强纤维增强快硬混凝土抗冻耐久性的研究尚不充分,为了揭示冻融作用下快硬PVA纤维混凝土的力学性能及其变化规律,本文对不同纤维体积掺量的纤维增强快硬混凝土开展了冻融循环研究,研究了不同冻融循环次数后的材料抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量与质量损失率退化规律,并提出了早强PVA纤维快硬混凝土相对动弹性模量冻融损伤模型。本文的主要研究内容及结论如下:(1)通过对不同体积掺量PVA纤维增强快硬混凝土开展早期冻融循环试验,分析了混凝土冻融前后的抗压、抗折强度影响规律及宏观破坏形态。试验结果表明:随着纤维的掺量增加,PVA纤维增强快硬混凝土的抗压及抗折强度呈现先增大后减小趋势,但均高于未掺入纤维试件;由于纤维存在,试件受压失效模式由脆性破坏转为延性破坏;随着冻融循环次数的增加,PVA纤维增强快硬混凝土的抗压与抗弯力学性能均呈现下降趋势;当PVA纤维掺量不超过0.6%时,能有效改善材料抗冻融性能。(2)以超声波波速和质量损失率为损伤变量对PVA纤维增强快硬混凝土进行抗冻性分析,结果表明:掺入了PVA纤维的各组混凝土的超声波初始波速都高于普通混凝土;随着冻融循环次数的增加,各组混凝土的纵波波速都有所下降;200次冻融循环后,PVA掺量为0%、0.2%、0.4%、0.6%试件纵波波速相对于初始波速分别降低了14.8%、9.2%、10.6%和13.8%,纤维掺量在0.2%-0.4%的下降幅度较小,表明掺0.2%-0.4%的PVA纤维对于提高快硬混凝土整体密实度及抗冻融能力效果较好。(3)基于损伤理论研究方法,建立了PVA纤维增强快硬混凝土的损伤度与冻融循环次数之间的一元三次多项式冻融损伤演化方程和大致符合二参数weibull概率分布的冻融损伤演化方程;提出了的一种修正的指数形式表达的PVA纤维早强混凝土相对动弹性模量冻融损伤预测模型具有较高的适用性及拟合精度,能较好地反映PVA纤维快凝混凝土冻融损伤的演化规律。
【图文】：

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图 1.1 混凝土结构的冻融破坏在国外混凝土冻融破坏的现象也非常普遍，据相关机构数据统计，美国基础设施如公路、桥梁、坝面等的修复每年就要花费近 500 亿美元[14]。图 1.2 混凝土路面的冻融破坏基础设施的维护和恢复已成为全球性问题。在寒冷天气环境中加速恶化，因此混凝土经受冻融循环，，这是在寒冷气候地区公路路面，机场路面，桥面和停车

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2图 1.2 混凝土路面的冻融破坏的维护和恢复已成为全球性问题。在寒冷天气环冻融循环，这是在寒冷气候地区公路路面，机场的主要原因之一。冻融破坏一方面会造成混凝土用寿命，而且会影响建筑物的安全使用性能，另巨大的经济损失。冻融作用引起混凝土微观结构隙，产生的微裂缝不断的扩展从而影响了混凝外相关学者开展了大量有益探索，这些研究共以提高其抗冻性。这是由于纤维不但可以有效的高其基体的强度；同时纤维在水泥基体中随机分出，增加了混凝土内部的气体含量，起到了引气
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

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