混杂纤维改性高强自密实混凝土性能研究

发布时间：2020-11-01 16:49

　　 自密实混凝土在自身重力的影响下,通过流动,不需额外振动即可密实并成型的优势,解决了实际工程中薄壁、复杂形体、过密配筋等结构引起的建造问题,同时,降低了施工噪音,响应了国家对于绿色建筑的呼吁。由此,自密实混凝土逐渐被广泛应用。而混凝土低抗拉强度、低抗拉应变、韧性差、抗裂性差等弱点随着现代建筑对混凝土等级要求的提高愈加明显。研究表明:纤维的掺入,可提高水泥基复合材料的韧性、强度和抗裂性能,使得纤维改性高强自密实混凝土发展为高性能混凝土的研究方向之一。然而,单一纤维的掺入只能在某一尺寸上改善混凝土某一方面的性能,而不同尺度的混杂纤维能在不同结构层次上改善混凝土多方面的性能。钢纤维作为增强、增韧纤维己在混凝土领域广泛应用,镀铜微丝钢纤维是亚毫米级尺寸的钢纤维,较普通钢纤维更适合对工作性能有严格要求的自密实混凝土。纳米碳纤维是亚微米级尺寸的石墨纤维,具有高强度、高弹性模量、良好的韧性和优异的导电、导热性能。因而,本文考虑研究镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维混掺下对高强自密实混凝土的改性作用。主要完成以下几方面工作:(1)以镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维的体积掺量为试验参数,制备混杂纤维改性高强自密实混凝土,并保证此类混凝土满足相关工作性能及力学性能指标。(2)研究混杂纤维对高强自密实混凝土工作性能、力学性能、弯曲韧性及抗裂性能的改性作用。通过坍落扩展度试验及J环试验衡量混杂纤维改性高强自密实混凝土填充性和间隙通过性这两个工作性能指标。其后,由力学性能试验获得混杂纤维改性混凝土的相关力学表现。再通过弯曲韧性试验得到的荷载-位移曲线,经计算得到初始弯曲韧度比及弯曲韧度比,以衡量混杂纤维对混凝土韧性的改性情况。最后进行平板抗裂试验,综合分析两纤维对裂缝的总长度、裂缝平均宽度、裂缝名义面积作用机理,评估混杂纤维对早龄期混凝土抗裂性能的改性作用。(3)为深度剖析混杂纤维对混凝土力学性能、韧性、早期抗裂性能的改性机理,根据混杂纤维力学性能实测值建立BP神经网络,并对其准确度进行分析,验证是否可通过该数值分析算法进行合理预测。通过神经网络预测,细化自变量刻度,并结合二次非线性拟合的方法,得到混凝土力学性能、韧性、早期抗裂性能随两纤维掺量变化曲面图,进而获知混杂纤维的最优掺量配比范围。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

图１－１技术路线??

为５０－５００。纳米碳纤维具备高比强度、高比模量等优势，同时，具有良好的导电、导热??能力。??本试验所用纳米碳纤维，为日本ＳｈｏｗａＤｅｎｋｏ公司提供，材料外观见图２－１?（ｂ），其??物理参数见表２－７，?ＳＥＭ、ＴＥＭ图像见图２－２。??表２－７纳米碳纤维的物理参数??纤维种类?长度／ｊｉｍ?直径／ｎｍ?表观密度／ｇ／ｃｍ３?比表面积／ｍ２／ｇ??纳米碳纤维?５－１０?１５０?２?１３??？—??＿??（ａ）镀铜微丝钢纤维?（ｂ）纳米碳纤维??图２－１纤维材料外观??齡壤，讓ｊ?廉，??图２－２纳米碳纤维扫描电子显微镜及透射电子显微镜成像??２．２试验配合比设计??制备高强自密实混凝土时，需要在保证混凝土工作性能符合相关规范的前提下，使??其达到所需强度。由于关于高强自密实混凝土的相关规范及配合比计算标准尚未报道，??故本试验参照规范《自密实混凝土应用技术规程》和《高强混凝土应用技术规程》及相关??学术成果，进行基准混凝土的配合比设计。??－１４－??

为５０－５００。纳米碳纤维具备高比强度、高比模量等优势，同时，具有良好的导电、导热??能力。??本试验所用纳米碳纤维，为日本ＳｈｏｗａＤｅｎｋｏ公司提供，材料外观见图２－１?（ｂ），其??物理参数见表２－７，?ＳＥＭ、ＴＥＭ图像见图２－２。??表２－７纳米碳纤维的物理参数??纤维种类?长度／ｊｉｍ?直径／ｎｍ?表观密度／ｇ／ｃｍ３?比表面积／ｍ２／ｇ??纳米碳纤维?５－１０?１５０?２?１３??？—??＿??（ａ）镀铜微丝钢纤维?（ｂ）纳米碳纤维??图２－１纤维材料外观??齡壤，讓ｊ?廉，??图２－２纳米碳纤维扫描电子显微镜及透射电子显微镜成像??２．２试验配合比设计??制备高强自密实混凝土时，需要在保证混凝土工作性能符合相关规范的前提下，使??其达到所需强度。由于关于高强自密实混凝土的相关规范及配合比计算标准尚未报道，??故本试验参照规范《自密实混凝土应用技术规程》和《高强混凝土应用技术规程》及相关??学术成果，进行基准混凝土的配合比设计。??－１４－??
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈娴;孟云芳;;纳米碳纤维混凝土力学性能试验研究[J];中国农村水利水电;2014年07期

2 崔云;马芹永;;补偿收缩纳米SiO_2钢纤维混凝土抗冲击性能试验与分析[J];混凝土与水泥制品;2013年01期

3 王宝民;张源;韩瑜;郭志强;;纳米碳纤维增强水泥基复合材料的探讨[J];材料导报;2013年01期

4 庄国方;;纳米碳纤维混凝土在劈裂及抗弯试验中的压敏特性研究[J];世界桥梁;2012年04期

5 郑俊生;张新胜;李平;袁渭康;;纳米碳纤维在化学电源中的应用[J];电源技术;2011年08期

6 郑俊生;张新胜;李平;袁渭康;;微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响[J];同济大学学报(自然科学版);2011年08期

7 高迪;彭立敏;;纳米碳纤维混凝土力学性能的试验研究[J];铁道科学与工程学报;2011年03期

8 吕潇;李光;杨胜林;张亮;金俊弘;江建明;;PAN/PMMA共混制备纳米碳纤维的结构与性能[J];合成纤维工业;2010年01期

9 贺东青;卢哲安;任志刚;;层布式混杂纤维混凝土抗冻融耐久性的研究[J];混凝土;2006年12期

10 冯奇,刘光明,巴恒静,苏建波;纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构[J];同济大学学报(自然科学版);2005年06期

相关博士学位论文 前1条

1 杨萌;钢纤维高强混凝土增强、增韧机理及基于韧性的设计方法研究[D];大连理工大学;2006年

相关硕士学位论文 前6条

1 穆静;纤维高强自密实混凝土性能试验研究[D];大连交通大学;2015年

2 陈娴;纳米碳纤维高强混凝土抗腐蚀性能试验研究[D];宁夏大学;2014年

3 李梦梦;混掺纤维高强自密实混凝土性能研究[D];大连交通大学;2013年

4 张佚伦;聚丙烯纤维混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究[D];浙江大学;2006年

5 桂海清;混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究[D];浙江大学;2004年

6 何晓达;低掺量钢纤维/聚丙烯纤维高性能混凝土试验研究[D];大连理工大学;2002年

本文编号：2865818