玄武岩纤维橡胶混凝土抗压强度及其与孔结构关系的研究与模拟

发布时间：2017-06-28 22:16

  本文关键词：玄武岩纤维橡胶混凝土抗压强度及其与孔结构关系的研究与模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,对于混凝土复合材料的研究及成果不断涌现。橡胶混凝土以其优良的耐久性、减震性以及低成本、低能耗等特点而广泛应用于建筑工程、道路工程等众多领域。但橡胶粒(粉)在改善混凝土性能的同时却降低了其强度。而纤维对于混凝土强度的改善具有积极的作用。在众多种类的纤维中,玄武岩纤维具有天然性、力学性能优良等特点,被誉为无污染的“万能”纤维。因此,本文运用不同粒径的橡胶粒(粉)与玄武岩纤维进行混掺,对玄武岩纤维橡胶混凝土的抗压强度及其孔结构进行了研究。本文的主要成果有：(1)抗压强度研究结果表明：玄武岩纤维橡胶混凝土的前期抗压强度较后期有较大的增长,在每个龄期下,纤维掺量相同时橡胶掺量越多抗压强度越小,而在橡胶粒掺量相同的条件下,纤维掺量为2.0Kg/m3时混凝土的抗压强度最高。(2)建立了复合混凝土模型,并推导出弹性模量的计算方法。有力地解释了“混凝土的弹性模量随着玄武岩纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粒径的减小而减小,随着橡胶掺量的增加而减小”这一变化规律。(3)运用Weibull分布建立了玄武岩纤维橡胶混凝土的损伤本构方程,理论结果与试验应力-应变曲线吻合良好。(4)运用多重分形理论对孔结构的分析结果表明：玄武岩纤维及橡胶粒(粉)的掺入能够明显改善混凝土的孔径分布范围,减小非均匀程度,减小离散程度。(5)通过灰色关联分析对混凝土强度与孔结构的分析得知：孔结构特征参数中影响程度大小排序为：比表面积间距系数平均弦长气泡频率含气量,孔径分布：小于100μm100～200μm200～300μm300～400μm400μm,多重分形参数：D1/D0D1D0ΔβΔf。(6)ABAQUS对混凝土孔洞尖端应力集中的研究表明,橡胶能够显著降低孔洞尖端的应力集中程度。
【关键词】：混凝土 玄武岩纤维 橡胶粒(粉) 复合混凝土模型 损伤本构方程 多重分形理论 灰色关联分析
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 橡胶混凝土的研究现状及应用10-12
• 1.2.1 橡胶混凝土的研究现状10-11
• 1.2.2 橡胶混凝土的应用11-12
• 1.3 玄武岩纤维混凝土(BFRC)的研究现状及应用12-13
• 1.3.1 BFRC的研究现状12
• 1.3.2 BFRC的应用12-13
• 1.4 混凝土孔结构与强度关系的研究现状13-15
• 1.5 论文研究内容15-16
• 2 试验原材料与试验方法16-25
• 2.1 原材料16-18
• 2.1.1 水泥16
• 2.1.2 橡胶粒(粉)16-17
• 2.1.3 玄武岩纤维17-18
• 2.1.4 其他试验材料18
• 2.2 试验设计及方法18-20
• 2.2.1 试验方案技术路线18-19
• 2.2.2 配合比设计19
• 2.2.3 试件成型工艺19-20
• 2.3 力学性能试验方法20
• 2.4 孔结构测试方法20-22
• 2.5 ABAQUS模拟方法22-23
• 2.6 试验仪器23-25
• 3 玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能试验研究25-44
• 3.1 试验概况25
• 3.2 立方体抗压强度试验25-30
• 3.2.1 密度25-26
• 3.2.2 强度试验结果26-27
• 3.2.3 强度试验结果分析27-30
• 3.3 玄武岩纤维橡胶混凝土应力-应变曲线30-36
• 3.3.1 弹性模量试验结果31-34
• 3.3.2 弹性模量机理分析34-36
• 3.4 玄武岩纤维橡胶混凝土本构方程36-42
• 3.4.1 本构方程的发展36-40
• 3.4.2 玄武岩纤维橡胶混凝土本构方程的建立40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 玄武岩纤维橡胶混凝土孔结构特征及其与强度的关系44-64
• 4.1 概述44
• 4.2 孔结构特征分析44-52
• 4.2.1 多重分形理论44
• 4.2.2 混凝土孔结构分布的多重分形参数44-45
• 4.2.3 混凝土孔径分布多重分形广义维数谱45-49
• 4.2.4 混凝土孔径分布的奇异性指数49-52
• 4.3 玄武岩纤维橡胶混凝土孔结构与抗压强度的关系52-62
• 4.3.1 灰色理论的介绍53-54
• 4.3.2 灰色理论的应用54-62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 基于ABAQUS的混凝土孔洞应力集中模拟64-69
• 5.1 应力集中系数64
• 5.2 模型的建立64-66
• 5.2.1 前提假设64
• 5.2.2 模型尺寸与网格划分64-66
• 5.2.3 材料性质与边界条件66
• 5.3 误差计算66-67
• 5.4 SCF值的计算与分析67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 6 结论与展望69-72
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

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