纤维自密实混凝土配合比优化设计及其对断裂性能的影响

发布时间：2018-04-01 22:00

本文选题：混杂纤维　切入点：自密实混凝土　出处：《华南理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：自密实混凝土是多相的复合材料,掺入某种单一纤维时,改善了自密实混凝土的某些性能。但是这种性能的提高是基于一个特定层次的,而自密实混凝土多相多层次上的性能并未全面改善,这是其局限性所在。若想更多地提高自密实混凝土的整体性能,所加入的纤维也可是多层次的,这就形成了混杂纤维自密实混凝土。若只是采用单一纤维来增强自密实混凝土,效果有限,而混杂纤维的应用可以取长补短,但目前关于混杂纤维自密实混凝土的研究和工程应用不足,尤其是不同纤维的混杂效应并不明确,尚未形成系统的增强机理解释模型。本课题围绕提高自密实混凝土断裂性能能这一目标,针对普通自密实混凝土、聚丙烯纤维自密实混凝土、钢纤维自密实混凝土以及混杂纤维自密实混凝土,研究加入不同种类的纤维来提高普通混凝土的抗裂性能和阻裂效果,探讨不同纤维的混杂效应及其增强机理。完成以下几方面工作:(1)从理论上分析了纤维自密实混凝土各组分对混凝土工作性的影响,找出纤维自密实混凝土流动性及钢筋间隙通过性能满足工程要求的配合比设计方法:与普通自密实混凝土相比,较大幅度地调整砂率、胶凝材料总量、用水量、外加剂掺量和品种等,得出纤维自密实混凝土的砂率与钢纤维掺量之间的线性关系、外加剂增量与聚丙烯纤维掺量之间的关系.(2)选用3种不同尺寸的聚丙烯纤维,在相同的拌合工艺、相同配合比条件下进行单掺和混掺自密实混凝土开裂实验。实验表明:聚丙烯纤维的掺入明显减小了自密实混凝土的开裂面积,且在最佳掺量范围(0.9kg/m3)内,随着纤维掺量的增加,自密实混凝土开裂面积减小。不同尺寸纤维混掺阻裂性能优于单一尺寸,达到阶段抗裂、层次抗裂的目的;且6mm和12mm聚丙烯纤维在较低掺量时,能到良好的阻裂效果。(3)通过三点弯曲梁实验和诱导开裂实验,探讨了聚丙烯纤维掺量、尺寸对自密实混凝土断裂韧度、断裂能的影响。结果表明:在本试验条件下,聚丙烯纤维对自密实混凝土断裂韧度基本没有影响,但可以提高自密实混凝土的断裂能;随着纤维掺量和尺寸的增加,断裂能有不同程度的提高;不同几何尺寸纤维混杂可以改善自密实混凝土断裂能,但是改善作用是有限的,其短长纤维混杂最佳比例11和1:2之间;聚丙烯纤维主要改善自密实混凝土的裂后行为。(4)通过三点弯曲梁实验和诱导开裂实验,探讨了钢纤维体积率和钢纤维类型对自密实混凝土断裂性能的影响,研究钢纤维自密实混凝土断裂韧度(KIC)、断裂能(GF)等断裂参数与钢纤维体积掺量的关系。试验结果表明:钢纤维的加入可以极大地改善自密实混凝土的断裂性能;随着纤维体积率的增加,钢纤维自密实混凝土断裂参数均有不同程度的提高;与波纹型钢纤维相比,弓字型钢纤维可以极大地改善高强混凝土的断裂性能。(5)通过三点弯曲梁实验和诱导开裂实验,结果表明纤维的加入可以极大地改善自密实混凝土的断裂性能,钢纤维体积掺量较小时,混杂纤维自密实混凝土表现出纤维的正混杂效应,随着纤维掺量的增加,纤维的混杂效应逐渐消失;钢纤维在混杂纤维自密实混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,聚丙烯纤维对自密实混凝土断裂性能的改善有局限性,弓型纤维对混杂纤维自密实混凝土断裂性能的改善较为有效。
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【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】