纳米偏高岭土水泥砂浆断裂性能试验研究
发布时间：2020-12-24 14:48
在实际工程中,由于水泥基材料本身的一些缺陷、设计及施工过程中的影响,所受外荷载的变化或者温度的变化,都有可能会造成水泥混凝土结构的断裂,进而对结构耐久性和承载力都会有不同程度的影响。试验和工程实践中证明通过向水泥基材料中添加矿物掺合料可以提高力学性能和耐久性,纳米偏高岭土(nano metakaolin,简称NMK)是由偏高岭土制成的颗粒极细的纳米材料,能够替代部分水泥熟料,促进水泥水化反应,通过填充颗粒之间的孔隙达到改善孔结构的作用。结合国内外现有的纳米偏高岭土力学性能试验研究,以及水泥混凝土材料的三点弯曲试验,本文开展纳米偏高岭土水泥砂浆力学性能试验和三点弯曲试验的研究,主要研究成果如下:(1)利用棱柱体水泥砂浆抗折试验、水泥砂浆立方体抗压强度等物理性能试验。分别得到了普通水泥砂浆和不同掺量下纳米偏高岭土水泥砂浆的抗折强度、折压比、立方体抗压强度。并探讨了纳米偏高岭土掺量对水泥砂浆力学性能的影响。(2)基于三点弯曲试验,研究普通水泥砂浆和不同掺量下纳米偏高岭土水泥砂浆三点弯曲试验过程中的试验过程,得到所对应的荷载～位移(P～δ)曲线得到荷载峰值Pmax以及Pmax所对应的位移变形,...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｋ主导区和微裂区??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?Ｋ?ｋｅｙ?ｚｏｎｅ?ａｎｄ?ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ?ｚｏｎｅ??
纳米偏高岭土水泥砂浆断裂性能试验研究??由于微裂区的持续发展与扩展会对其前端附近的材料传达应力的能力有持续的削??弱，于是我们将这种现象称为微裂区的软化现象。一旦材料发生软化后，此区域“宏观”??裂纹的产生与变形的发展和它继续传递内力的能力之间为反比例关系。“宏观”裂纹的??生成是微裂纹的扩展宽度能达到材料的临界值伽造成的，这时它所传递的内力也己降为??零。?丨??虚拟裂缝模型依据上述水泥基材料在裂纹扩展过程中所存在的这些特点，将该微裂??区域进行简化后视作一条“虚裂纹”，如图１．２?（ａ）所示。该模型认为虚拟裂缝的张开??宽度？在一定程度上能够代表微裂区变形时的大小，微裂区所传递的软化力也能够由该??虚拟裂纹面所传递的面力表征。虚拟裂缝尖端处主裂纹的稳定扩展可以使裂缝端部产生??局部卸载，减轻端部应力的奇异性，也会在？？定程度上降低端部的应力集中，最后弱化??其周围的应力强度因子。在进行更加深入的分析就是裂缝在扩展时会受到黏聚作用的分??布闭合力ａ?Ｕ）的影响，可以通过虚拟裂缝模型的软化曲线ａ？ＣＵ进一步确定该闭合力的??数值，如图１．２?（ｂ）所示。某点软化力大小（７?（ｘ）与所对应的张开宽度（ｘ）间的关系??称之为材料的软化曲线。???，?微裂区—??ａ０?Ａａ??（ａ）??—＿?—??ＬＬｉｉｉｉｆ?］?ｆｘ???■?■■■■?Ｊ?／ｔ??（ｂ）??图１．２微裂区和虚拟裂缝模型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ?ｚｏｎｅ?ａｎｄ?Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ?Ｃｒａｃｋ?Ｍｏｄｅｌ??直接拉伸试验可以较好的解释虚拟裂缝模型的基本概念，如图１．３所示。当假定杆??件是由连续的均质材料组
纳米偏高岭土水泥砂浆断裂性能试验研究??式中，ｅ为加载段的应变；Ｌ为引伸计标距长度；ＡＬＢ为Ｂ测量区段内的变形。??Ａ测量区段内的变形为：??ＡＬ４?＝ｓＬ?＋?〇）?（１．８）??式中，Ａ?Ｌａ为Ａ测量区段内的变形；ｍ为断裂区引起的附加变形。??本文应用虚拟裂缝模型结合线弹性力学的手段，来研究纳米偏高岭土水泥砂浆的断??裂过程，因此本文要对裂缝尖端的断裂区的特性进行探讨，其基本形态和特征如图１．４??所示。??Ｐ??＾?—??ｋｄｉ?／?ｈｋ??ｉ?应力??－Ｌ?１－￣￣：．－—最大拉应力??ｌ?＾微裂缝??？ｊｘ］?＼??＾?＼?—显微镜可见裂缝??丄＼?，??＾－ｊ－?１?－—该点己不能传递彳、／：砬力??Ｓ?八??？?＼??Ｈ?Ｉ?／?１??图１．４三点弯曲梁裂缝端的断裂区??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｚｏｎｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｔｗｏ?ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ－ｐｏｉｎｔ?ｎｏｔｃｈｅｄ?ｂｅｎｄ?ｂｅａｍ??随着荷载的持续作用，预制切口尖端在应力集中区域内将产生很多微裂缝，这些微??裂缝既有肉眼可见的，也有只有在显微；镜下才能可见的微裂缝。离切口处越远的区域附??近，产生的细小微裂缝越少，也越难以用肉眼观测到，其扩展的宽度也越小；当与切口??距离较大时，这些微裂缝将逐渐消逝，此处区域可以继续承担应力的作用；值得注意的??是，此时在裂缝尖端的切口附近时，水泥基材料损伤区将会在主应力方向继续发展，将??不能继续承担应力的作用。将预制裂缝尖端直至消逝的微裂缝区域称之为断裂过程区，??该区域以外的试件发生的变形为弹性变形，并将其认定为弹性区。随着荷载的持续增
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用探讨[J]. 柳林涌. 价值工程. 2020(06)
[2]纳米偏高岭土在水泥基材料中的应用研究进展[J]. 蒋晨辉,周长顺,吉红波,李翠红. 硅酸盐通报. 2019(12)
[3]不同初始缝高比的混凝土断裂试验及边界效应分析[J]. 杜敏,武亮,张建铭. 水利水电技术. 2019(11)
[4]混凝土断裂力学性能研究综述[J]. 赵方冉,张艳红,鲁艳超. 混凝土. 2019(10)
[5]虚实结合的应力应变测试实验教学研究[J]. 杨立娟,郭艳婕,田绍华,陈雪峰,李兵. 实验室研究与探索. 2019(10)
[6]新型建筑材料的应用现状与发展前景[J]. 党楠茜. 山西建筑. 2019(13)
[7]纤维对全轻混凝土的断裂性能影响[J]. 杨健辉,王彩峰,蔺新艳,王利,王新宇. 混凝土. 2019(02)
[8]工业环境混凝土结构耐久性修复研究现状[J]. 郭小华,于英俊,王玲,惠云玲. 工业建筑. 2019(01)
[9]土工布应变的测量方法研究[J]. 陈凌伟,周小文,彭卫平,李波,童军. 长江科学院院报. 2018(03)
[10]偏高岭土-水泥基材料力学性能研究进展[J]. 莫宗云,刘益良,王大光,李宗杰,白力改. 硅酸盐通报. 2018(03)
博士论文
[1]纳米偏高岭土水泥基材料物理力学性能及耐久性研究[D]. 张世义.大连海事大学 2016
硕士论文
[1]混凝土起裂韧度的确定方法及其应用[D]. 聂雅彤.河北工业大学 2017
[2]电测法测量混凝土起裂荷载及掺UHTCC混凝土增韧作用研究[D]. 余秀丽.浙江大学 2015
[3]偏高岭土对水泥石的水化产物影响机理研究[D]. 喻巍.武汉理工大学 2013
[4]偏高岭土对水泥及混凝土性能的影响[D]. 邢楠.北京建筑工程学院 2012
本文编号：2935842
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｋ主导区和微裂区??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?Ｋ?ｋｅｙ?ｚｏｎｅ?ａｎｄ?ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ?ｚｏｎｅ??
纳米偏高岭土水泥砂浆断裂性能试验研究??由于微裂区的持续发展与扩展会对其前端附近的材料传达应力的能力有持续的削??弱，于是我们将这种现象称为微裂区的软化现象。一旦材料发生软化后，此区域“宏观”??裂纹的产生与变形的发展和它继续传递内力的能力之间为反比例关系。“宏观”裂纹的??生成是微裂纹的扩展宽度能达到材料的临界值伽造成的，这时它所传递的内力也己降为??零。?丨??虚拟裂缝模型依据上述水泥基材料在裂纹扩展过程中所存在的这些特点，将该微裂??区域进行简化后视作一条“虚裂纹”，如图１．２?（ａ）所示。该模型认为虚拟裂缝的张开??宽度？在一定程度上能够代表微裂区变形时的大小，微裂区所传递的软化力也能够由该??虚拟裂纹面所传递的面力表征。虚拟裂缝尖端处主裂纹的稳定扩展可以使裂缝端部产生??局部卸载，减轻端部应力的奇异性，也会在？？定程度上降低端部的应力集中，最后弱化??其周围的应力强度因子。在进行更加深入的分析就是裂缝在扩展时会受到黏聚作用的分??布闭合力ａ?Ｕ）的影响，可以通过虚拟裂缝模型的软化曲线ａ？ＣＵ进一步确定该闭合力的??数值，如图１．２?（ｂ）所示。某点软化力大小（７?（ｘ）与所对应的张开宽度（ｘ）间的关系??称之为材料的软化曲线。???，?微裂区—??ａ０?Ａａ??（ａ）??—＿?—??ＬＬｉｉｉｉｆ?］?ｆｘ???■?■■■■?Ｊ?／ｔ??（ｂ）??图１．２微裂区和虚拟裂缝模型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ?ｚｏｎｅ?ａｎｄ?Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ?Ｃｒａｃｋ?Ｍｏｄｅｌ??直接拉伸试验可以较好的解释虚拟裂缝模型的基本概念，如图１．３所示。当假定杆??件是由连续的均质材料组
纳米偏高岭土水泥砂浆断裂性能试验研究??式中，ｅ为加载段的应变；Ｌ为引伸计标距长度；ＡＬＢ为Ｂ测量区段内的变形。??Ａ测量区段内的变形为：??ＡＬ４?＝ｓＬ?＋?〇）?（１．８）??式中，Ａ?Ｌａ为Ａ测量区段内的变形；ｍ为断裂区引起的附加变形。??本文应用虚拟裂缝模型结合线弹性力学的手段，来研究纳米偏高岭土水泥砂浆的断??裂过程，因此本文要对裂缝尖端的断裂区的特性进行探讨，其基本形态和特征如图１．４??所示。??Ｐ??＾?—??ｋｄｉ?／?ｈｋ??ｉ?应力??－Ｌ?１－￣￣：．－—最大拉应力??ｌ?＾微裂缝??？ｊｘ］?＼??＾?＼?—显微镜可见裂缝??丄＼?，??＾－ｊ－?１?－—该点己不能传递彳、／：砬力??Ｓ?八??？?＼??Ｈ?Ｉ?／?１??图１．４三点弯曲梁裂缝端的断裂区??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｚｏｎｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｔｗｏ?ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ－ｐｏｉｎｔ?ｎｏｔｃｈｅｄ?ｂｅｎｄ?ｂｅａｍ??随着荷载的持续作用，预制切口尖端在应力集中区域内将产生很多微裂缝，这些微??裂缝既有肉眼可见的，也有只有在显微；镜下才能可见的微裂缝。离切口处越远的区域附??近，产生的细小微裂缝越少，也越难以用肉眼观测到，其扩展的宽度也越小；当与切口??距离较大时，这些微裂缝将逐渐消逝，此处区域可以继续承担应力的作用；值得注意的??是，此时在裂缝尖端的切口附近时，水泥基材料损伤区将会在主应力方向继续发展，将??不能继续承担应力的作用。将预制裂缝尖端直至消逝的微裂缝区域称之为断裂过程区，??该区域以外的试件发生的变形为弹性变形，并将其认定为弹性区。随着荷载的持续增
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用探讨[J]. 柳林涌. 价值工程. 2020(06)
[2]纳米偏高岭土在水泥基材料中的应用研究进展[J]. 蒋晨辉,周长顺,吉红波,李翠红. 硅酸盐通报. 2019(12)
[3]不同初始缝高比的混凝土断裂试验及边界效应分析[J]. 杜敏,武亮,张建铭. 水利水电技术. 2019(11)
[4]混凝土断裂力学性能研究综述[J]. 赵方冉,张艳红,鲁艳超. 混凝土. 2019(10)
[5]虚实结合的应力应变测试实验教学研究[J]. 杨立娟,郭艳婕,田绍华,陈雪峰,李兵. 实验室研究与探索. 2019(10)
[6]新型建筑材料的应用现状与发展前景[J]. 党楠茜. 山西建筑. 2019(13)
[7]纤维对全轻混凝土的断裂性能影响[J]. 杨健辉,王彩峰,蔺新艳,王利,王新宇. 混凝土. 2019(02)
[8]工业环境混凝土结构耐久性修复研究现状[J]. 郭小华,于英俊,王玲,惠云玲. 工业建筑. 2019(01)
[9]土工布应变的测量方法研究[J]. 陈凌伟,周小文,彭卫平,李波,童军. 长江科学院院报. 2018(03)
[10]偏高岭土-水泥基材料力学性能研究进展[J]. 莫宗云,刘益良,王大光,李宗杰,白力改. 硅酸盐通报. 2018(03)
博士论文
[1]纳米偏高岭土水泥基材料物理力学性能及耐久性研究[D]. 张世义.大连海事大学 2016
硕士论文
[1]混凝土起裂韧度的确定方法及其应用[D]. 聂雅彤.河北工业大学 2017
[2]电测法测量混凝土起裂荷载及掺UHTCC混凝土增韧作用研究[D]. 余秀丽.浙江大学 2015
[3]偏高岭土对水泥石的水化产物影响机理研究[D]. 喻巍.武汉理工大学 2013
[4]偏高岭土对水泥及混凝土性能的影响[D]. 邢楠.北京建筑工程学院 2012
本文编号：2935842
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