高韧性合成纤维水泥基薄层罩面材料性能及技术研究
发布时间：2021-01-29 11:36
高韧性纤维增强水泥基材料（ECC）是一种基于细观力学设计的具有超高韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料,在拉伸荷载作用下其极限拉应变甚至可以达到2%以上,表现出极好的弯曲变形能力和微裂缝控制能力,但是目前研究的ECC设计思想基本上都是通过剔除基体中的粗骨料来提高其均匀性,保证纤维桥联作用的充分利用,这导致了纤维增强水泥基材料早期干缩过大,很大程度上限制了其在道路工程中的应用。此外目前研究的ECC材料中采用的纤维类型多为日本进口的聚乙烯醇（PVA）纤维,其价格相比于国产纤维贵出很多,这大大增加了ECC的制作成本,而国产PVA纤维的质量不及日本进口纤维,所以近年来ECC在交通基础设施建设中并没有得到大面积的推广。本文主要针对高韧性合成纤维水泥基材料作为新型薄层罩面材料存在的诸多问题,借鉴传统ECC思路,重新调整试验配合比,研制出满足工程要求的高韧性低收缩早强合成纤维水泥基罩面材料,提出以低模量高延伸率聚丙烯（PP）纤维替代PVA纤维的可能性,考察其与PVA纤维对水泥基材料各方面性能的改善效果及差异性,并基于此探索了两种合成纤维混杂的可能性,采用“纤维混杂效应函数”优选出不同纤维掺量下的最...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：132 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高韧性纤维增强水泥基材料研究现状
1.2.2 加铺罩面层材料研究现状
1.3 高韧性合成纤维水泥基罩面材料存在的问题
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 原材料选择及试验方法
2.1 原材料选择
2.2 试件成型与养护
2.3 试验方法
2.3.1 抗折试验
2.3.2 抗压试验
2.3.3 弯曲韧性试验
2.3.4 断裂韧性试验
2.3.5 冲击韧性试验
2.3.6 直接拉伸试验
2.3.7 弯拉弹性模量
2.3.8 干燥收缩试验
2.3.9 耐磨试验
2.3.10 界面试验
2.3.11 坍落度试验
第三章 高韧性合成纤维水泥基材料配合比设计
3.1 基准配合比初选
3.1.1 砂胶比
3.1.2 砂率
3.1.3 水胶比
3.2 砂粒径优选
3.3 纤维长度优选
3.4 外加剂掺量优选
3.4.1 减水剂掺量
3.4.2 膨胀剂掺量
3.4.3 粉煤灰掺量
3.5 试验配合比确定
第四章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面材料性能研究
4.1 力学性能研究
4.1.1 抗折强度
4.1.2 抗压强度
4.1.3 弯曲韧性
4.1.4 断裂韧性
4.1.5 冲击韧性
4.1.6 弯拉弹性模量
4.2 耐久性能研究
4.2.1 耐磨性能
4.2.2 干缩性能
4.3 界面粘结性能研究
4.3.1 界面粘接强度
4.3.2 界面剪切强度
4.4 合成纤维混杂效应分析
4.4.1 混杂效应对抗折强度影响
4.4.2 混杂效应对弯曲韧性影响
4.4.3 混杂效应对断裂韧性影响
4.4.4 混杂效应对冲击韧性影响
4.4.5 确定最佳纤维混掺比例
4.5 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面材料综合评价
4.5.1 路用性能评价
4.5.2 施工性评价
4.5.3 经济性评价
第五章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面技术研究
5.1 罩面层结构选择与厚度设计
5.2 拌合物搅拌与运输
5.3 摊铺方式选择
5.4 养护温度研究
5.5 界面处理
第六章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面开裂模拟
6.1 模型建立
6.2 计算结果与分析
6.2.1 罩面层荷载应力
6.2.2 裂缝尖端应力强度因子
6.2.3 超重轴载下反射裂缝扩展
6.3 数值模拟小结
第七章 结论与展望
7.1 本文主要研究结论
7.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维混杂效应对混凝土弯曲韧性的改善[J]. 贺晶晶,师俊平,王学志. 实验力学. 2017(01)
[2]基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究[J]. 程培峰,林宏. 公路工程. 2017(01)
[3]基于当地材料制备高延性水泥基复合材料的研究(英文)[J]. 钱吮智,张志刚. Journal of Southeast University（English Edition）. 2012(03)
[4]聚合物改性水泥基修补材料的研究现状及发展措施[J]. 叶丹玫,孙振平,郑柏存,傅乐峰,冯中军. 材料导报. 2012(07)
[5]旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析[J]. 胡厚兰,康明森,马士杰. 公路. 2009(08)
[6]LASTIKA沥青混合料配合比设计[J]. 钟浩邦,左秋英. 公路与汽运. 2006(03)
[7]聚丙烯纤维混凝土力学性能室内试验研究[J]. 陈宏友. 中外公路. 2005(01)
[8]聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳性能[J]. 陈拴发. 西安公路交通大学学报. 2001(02)
[9]聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究（Ⅱ）——力学性能[J]. 姚武,马一平,谈慕华,吴科如. 建筑材料学报. 2000(03)
[10]沥青罩面层荷载应力的三维有限元分析[J]. 周富杰,孙立军. 中国公路学报. 1999(04)
博士论文
[1]超高韧性水泥基复合材料试验研究[D]. 李贺东.大连理工大学 2009
[2]PVA纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及断裂特性研究[D]. 高淑玲.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]混杂纤维超早强混凝土的路用性能研究[D]. 任俊杰.重庆交通大学 2017
[2]钢纤维聚合物改性水泥混凝土特殊铺装材料性能研究[D]. 王祉翔.重庆交通大学 2017
[3]混杂纤维高性能混凝土及热养生技术研究[D]. 胡凯.重庆交通大学 2016
[4]超短超细钢纤维增强混凝土性能研究[D]. 王龙飞.重庆交通大学 2011
[5]PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究[D]. 李素华.湖北工业大学 2011
[6]早强聚合物混凝土在超薄混凝土罩面中的应用研究[D]. 印振华.重庆交通大学 2011
[7]刚性路面罩面结构组合应用研究[D]. 沈旭.长沙理工大学 2011
[8]应变硬化水泥基复合材料（SHCC）的力学性能试验与数值模拟[D]. 郭磊磊.青岛理工大学 2010
[9]大掺量粉煤灰ECC耐久性试验研究[D]. 周伟.哈尔滨工业大学 2010
[10]水泥混凝土路面快速薄层修补技术研究[D]. 刘春华.湖南大学 2008
本文编号：3006819
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：132 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高韧性纤维增强水泥基材料研究现状
1.2.2 加铺罩面层材料研究现状
1.3 高韧性合成纤维水泥基罩面材料存在的问题
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 原材料选择及试验方法
2.1 原材料选择
2.2 试件成型与养护
2.3 试验方法
2.3.1 抗折试验
2.3.2 抗压试验
2.3.3 弯曲韧性试验
2.3.4 断裂韧性试验
2.3.5 冲击韧性试验
2.3.6 直接拉伸试验
2.3.7 弯拉弹性模量
2.3.8 干燥收缩试验
2.3.9 耐磨试验
2.3.10 界面试验
2.3.11 坍落度试验
第三章 高韧性合成纤维水泥基材料配合比设计
3.1 基准配合比初选
3.1.1 砂胶比
3.1.2 砂率
3.1.3 水胶比
3.2 砂粒径优选
3.3 纤维长度优选
3.4 外加剂掺量优选
3.4.1 减水剂掺量
3.4.2 膨胀剂掺量
3.4.3 粉煤灰掺量
3.5 试验配合比确定
第四章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面材料性能研究
4.1 力学性能研究
4.1.1 抗折强度
4.1.2 抗压强度
4.1.3 弯曲韧性
4.1.4 断裂韧性
4.1.5 冲击韧性
4.1.6 弯拉弹性模量
4.2 耐久性能研究
4.2.1 耐磨性能
4.2.2 干缩性能
4.3 界面粘结性能研究
4.3.1 界面粘接强度
4.3.2 界面剪切强度
4.4 合成纤维混杂效应分析
4.4.1 混杂效应对抗折强度影响
4.4.2 混杂效应对弯曲韧性影响
4.4.3 混杂效应对断裂韧性影响
4.4.4 混杂效应对冲击韧性影响
4.4.5 确定最佳纤维混掺比例
4.5 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面材料综合评价
4.5.1 路用性能评价
4.5.2 施工性评价
4.5.3 经济性评价
第五章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面技术研究
5.1 罩面层结构选择与厚度设计
5.2 拌合物搅拌与运输
5.3 摊铺方式选择
5.4 养护温度研究
5.5 界面处理
第六章 高韧性合成纤维水泥基薄层罩面开裂模拟
6.1 模型建立
6.2 计算结果与分析
6.2.1 罩面层荷载应力
6.2.2 裂缝尖端应力强度因子
6.2.3 超重轴载下反射裂缝扩展
6.3 数值模拟小结
第七章 结论与展望
7.1 本文主要研究结论
7.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维混杂效应对混凝土弯曲韧性的改善[J]. 贺晶晶,师俊平,王学志. 实验力学. 2017(01)
[2]基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究[J]. 程培峰,林宏. 公路工程. 2017(01)
[3]基于当地材料制备高延性水泥基复合材料的研究(英文)[J]. 钱吮智,张志刚. Journal of Southeast University（English Edition）. 2012(03)
[4]聚合物改性水泥基修补材料的研究现状及发展措施[J]. 叶丹玫,孙振平,郑柏存,傅乐峰,冯中军. 材料导报. 2012(07)
[5]旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析[J]. 胡厚兰,康明森,马士杰. 公路. 2009(08)
[6]LASTIKA沥青混合料配合比设计[J]. 钟浩邦,左秋英. 公路与汽运. 2006(03)
[7]聚丙烯纤维混凝土力学性能室内试验研究[J]. 陈宏友. 中外公路. 2005(01)
[8]聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳性能[J]. 陈拴发. 西安公路交通大学学报. 2001(02)
[9]聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究（Ⅱ）——力学性能[J]. 姚武,马一平,谈慕华,吴科如. 建筑材料学报. 2000(03)
[10]沥青罩面层荷载应力的三维有限元分析[J]. 周富杰,孙立军. 中国公路学报. 1999(04)
博士论文
[1]超高韧性水泥基复合材料试验研究[D]. 李贺东.大连理工大学 2009
[2]PVA纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及断裂特性研究[D]. 高淑玲.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]混杂纤维超早强混凝土的路用性能研究[D]. 任俊杰.重庆交通大学 2017
[2]钢纤维聚合物改性水泥混凝土特殊铺装材料性能研究[D]. 王祉翔.重庆交通大学 2017
[3]混杂纤维高性能混凝土及热养生技术研究[D]. 胡凯.重庆交通大学 2016
[4]超短超细钢纤维增强混凝土性能研究[D]. 王龙飞.重庆交通大学 2011
[5]PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究[D]. 李素华.湖北工业大学 2011
[6]早强聚合物混凝土在超薄混凝土罩面中的应用研究[D]. 印振华.重庆交通大学 2011
[7]刚性路面罩面结构组合应用研究[D]. 沈旭.长沙理工大学 2011
[8]应变硬化水泥基复合材料（SHCC）的力学性能试验与数值模拟[D]. 郭磊磊.青岛理工大学 2010
[9]大掺量粉煤灰ECC耐久性试验研究[D]. 周伟.哈尔滨工业大学 2010
[10]水泥混凝土路面快速薄层修补技术研究[D]. 刘春华.湖南大学 2008
本文编号：3006819
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