玄武岩纤维混凝土高温后力学性能及损伤演化试验研究

发布时间：2020-08-12 03:05

【摘要】：混凝土结构的耐火性能是土木工程研究中的一个重要课题,火灾产生的高温会导致混凝土材料微观结构发生变化,承载力下降,使用性能恶化。而玄武岩纤维具有力学性能好,耐高温耐腐蚀等特点,对改善凝土高温性能具有良好前景。本文针对高温后玄武岩纤维混凝土的质量损失、抗压强度、抗折强度以及抗压峰值应变等基本力学和变形性能进行了试验研究,同时通过数字图像相关技术测试高温后玄武岩纤维混凝土抗折试件全场的位移和应变,得到其抗折破坏过程的双因子表征,分析其裂缝扩展特性,主要研究结果如下:(1)高温使混凝土的质量损失增加,且抗压试件的质量损失率略高于抗折试件;掺入纤维对混凝土质量损失影响不明显。室温至400℃时,抗压强度提高,抗压峰值应变增长较慢,抗折强度下降速度相对较快,400℃到800℃时,抗压强度和抗折强度随温度的增加迅速下降,抗压峰值应变迅速增加。在本试验条件下,纤维掺量为2.0kg/m~3时,抗压和抗折强度达到最大,抗压破坏时的峰值应变最小。(2)分析高温和掺加玄武岩纤维两种因素的作用发现,高温对混凝土强度和变形的影响作用更大,起主要作用。玄武岩纤维能在一定程度上提高混凝土的高温性能,但不能完全抑制高温损伤,而高温损伤会在一定程度上削弱纤维的拉结作用。(3)玄武岩纤维混凝土抗折破坏过程可分为三个阶段:微裂缝弥散阶段、宏观裂缝选择阶段和主裂缝扩展阶段。双因子表征曲线(损伤程度因子和损伤局部化因子)能较好的反应玄武岩纤维混凝土抗折试件损伤破坏过程。纤维掺入和高温都能使试件的抗折损伤破坏过程由突变模式转化为渐变模式,但二者机理不同,纤维掺入主要是通过桥连拉结作用来延缓试件塑性变形的过程,同时提高混凝土的强度;而高温是通过造成试件内部损伤来缩短弹性变形过程,是以损失强度为代价的。(4)对于试件抗折破坏过程,玄武岩纤维在加载初期会加速裂缝宽度的扩展,在加载后期能有效控制裂缝宽度的扩展,提高试件的抗折承载力。而高温损伤使裂缝宽度扩展逐渐加快,同时抗折承载力逐渐降低。掺入玄武岩纤维和高温损伤都能使试件临界裂缝宽度增大,即破坏时的变形增大,但是掺入玄武岩纤维能够提高试件的抗折承载力,而高温却相反。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528

【参考文献】

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本文编号：2789955