骨料粒径与纤维长度对钢纤维混凝土断裂性能影响的研究

发布时间：2017-10-07 22:37

  本文关键词：骨料粒径与纤维长度对钢纤维混凝土断裂性能影响的研究

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【摘要】：钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete简称SFRC)是由水、水泥、细骨料、粗骨料以及乱向分布的钢纤维组成的一种多相非均质复合材料。断裂性能是钢纤维混凝土的重要力学性能之一,研究钢纤维混凝土的断裂特性,不仅对研究钢纤维混凝土材料本身具有重要意义,而且对钢纤维混凝土结构、性能的研究和建立科学的结构设计方法具有重要的指导作用。本文通过试验的方法研究骨料粒径和纤维长度耦合作用对钢纤维混凝土抗压强度、劈拉强度、断裂性能及断面粗糙度的影响。主要内容如下:(1)通过32组共192个标准立方体试件的抗压,劈拉试验,得出C30基体混凝土当骨料最大粒径为30mm时,抗压,劈拉强度最大;C60基体混凝土当骨料最大粒径为20mm时,抗压,劈拉强度最大;对于钢纤维混凝土,当基体强度一样时,骨料粒径与纤维长度的耦合作用对钢纤维混凝土抗压强度的影响较小;劈拉强度的增强效果随纤维长度的增加而增加;当纤维长度与骨料粒径比为3时,劈拉强度的增强效果最好。(2)通过32组共160个试件尺寸为150mm×150mm×700mm的三点弯曲断裂试验,得出C30基体混凝土当骨料最大粒径为30mm时,起裂韧度、失稳韧度及断裂能均为最大;C60基体混凝土当骨料最大粒径为20mm时,起裂韧度、失稳韧度及断裂能最大;对于钢纤维混凝土,骨料粒径与纤维长度的耦合作用对钢纤维混凝土起裂韧度的影响较小;失稳韧度受骨料粒径与纤维长度的耦合作用的影响较大;断裂能受最大骨料粒径的影响较小,受纤维长度的影响较大,当最大骨料粒径相同时,随纤维长度的增加呈现增大的趋势。(3)利用matlab对基体混凝土及骨料最大粒径为20mm和30mm的钢纤维混凝土断面进行分形分析,得出对于基体混凝土和钢纤维混凝土断裂能与分维数变化趋势一致。
【关键词】：钢纤维混凝土 骨料粒径 纤维长度 断裂 分形
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-15
• 1.1.1 钢纤维的特性11
• 1.1.2 钢纤维混凝土的分类11-12
• 1.1.3 钢纤维混凝土的特性12-13
• 1.1.4 断裂力学的发展13
• 1.1.5 钢纤维混凝土断裂力学研究13-15
• 1.2 钢纤维混凝土断裂性能的研究状况15-17
• 1.2.1 国内外研究现状16-17
• 1.3 钢纤维混凝土断面分形理论的国内外研究状况17-18
• 1.4 本文研究目的18
• 1.5 本文的主要工作18-19
• 2 试验原材料和混凝土试件制备方法19-28
• 2.1 试验原材料19-20
• 2.2 配合比设计20-22
• 2.3 试件的制备与养护22-23
• 2.4 抗压强度试验方法与设备23-24
• 2.5 劈拉强度试验方法与设备24-25
• 2.6 断裂性能试验方法与设备25-27
• 2.6.1 三点弯曲梁试件制作25
• 2.6.2 试验装置25-26
• 2.6.3 试验过程26-27
• 2.7 钢纤维混凝土的断面分形图像的采集及分析27-28
• 3 钢纤维混凝土抗压强度和劈拉强度试验结果及分析28-40
• 3.1 钢纤维混凝土抗压强度28-33
• 3.1.1 试验结果28-32
• 3.1.2 试验结果分析32-33
• 3.2 钢纤维混凝土劈拉强度试验33-39
• 3.2.1 试验结果33-38
• 3.2.2 试验结果分析38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 钢纤维混凝土断裂韧性的试验研究40-57
• 4.1 混凝土的断裂模型40-42
• 4.2 混凝土双K断裂参数确定42-43
• 4.2.1 失稳韧度42-43
• 4.2.2 起裂韧度43
• 4.3 断裂韧度结果及分析43-55
• 4.3.1 断裂试验荷载—位移曲线43-45
• 4.3.2 结果分析45-46
• 4.3.3 试验结果46-54
• 4.3.4 试验结果分析54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 钢纤维混凝土断裂能试验结果及分析57-72
• 5.1 钢纤维混凝土断裂能计算方法57-58
• 5.2 断裂能结果及分析58-63
• 5.2.1 断裂试验荷载—挠度曲线图58-59
• 5.2.2 断裂能试验结果59-62
• 5.2.3 试验结果分析62-63
• 5.3 钢纤维混凝土断裂面的表观特性分析63-65
• 5.4 混凝土断裂面的分形维数处理65-66
• 5.4.1 常见的分形维数65-66
• 5.5 混凝土断面分形维数的计算66-71
• 5.5.1 混凝土分维数计算结果67-71
• 5.5.2 结果分析71
• 5.6 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 主要结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果77-78
• 致谢78

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本文编号：990509