硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土的断裂性能影响研究

发布时间：2017-04-30 05:03

  本文关键词：硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土的断裂性能影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新型复合材料,目前钢纤维混凝土发展迅速并在工程领域有了一定运用。为深入扩展研究钢纤维混凝土的性能,本文采用添加硅灰和聚合物乳液的方式对钢纤维混凝土进行改性处理,以期改善钢纤维混凝土的力学性能。为此,在保证配合比不变的情况下,本论文测试了在不同硅灰和聚合物乳液掺量时钢纤维混凝土的工作性能、抗压强度和抗折强度等基本力学性能、在不同试验条件下的断裂力学性能以及水泥石基体表面形貌特征和孔隙分布等。具体研究内容如下:(1)测试了在不同硅灰和聚合物乳液掺量下新拌钢纤维混凝土的工作性能,通过控制减水剂含量使其坍落度、棍度、保水性等评价指标保持在一定范围内,认为掺入硅灰后钢纤维混凝土坍落度降低流动性变差,而掺入聚合物乳液后钢纤维混凝土的坍落度提高流动性变好。(2)对混凝土基本力学性能试验的研究表明,硅灰能够明显提高钢纤维混凝土抗压强度和抗折强度,且通常在硅灰掺量为12%时达到最大值,而聚合物乳液对钢纤维混凝土的作用效果不如硅灰。(3)通过制备钢纤维混凝土缺口梁试件并对其进行三点弯曲梁试验,记录了断裂过程全曲线,通过对断裂全曲线及计算得到的断裂能(FG)、断裂韧度(ICK)和裂缝尖端张开位移(CTOD)进行对比,发现在不同试验条件下钢纤维均能有效改善普通混凝土的断裂性能。钢纤维硅灰混凝土的断裂韧度均随着硅灰掺量的增加而增加,但断裂能和裂缝尖端张开位移呈现一定程度的下降趋势,且通常在硅灰掺量为12%时有最小值;而聚合物乳液则能够缓和应力集中程度,限制裂纹起裂点的裂开和扩展,从而提高钢纤维混凝土的断裂能和裂缝尖端张开位移,使混凝土适应变形的能力提高,但也会造成其断裂韧度一定程度的下降。(4)通过扫描电子显微镜试验、低温氮吸附孔径分布试验、吸水率及密度试验发现,硅灰和聚合物乳液均能够改善钢纤维混凝土的微观结构,增加混凝土的密实度,降低钢纤维混凝土的比表面积和单位孔体积,同时得到了硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土密度和孔隙率的影响规律。
【关键词】：钢纤维混凝土 硅灰 聚合物乳液 断裂性能 微观结构
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.572
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 钢纤维混凝土的力学理论11-13
• 1.2.1 复合材料理论11-12
• 1.2.2 纤维间距理论12-13
• 1.3 混凝土及纤维混凝土断裂力学研究13-17
• 1.3.1 混凝土断裂力学的产生和发展13-15
• 1.3.2 纤维混凝土断裂力学研究进展15-17
• 1.4 主要的研究内容17-19
• 第二章 试验原材料及配合比设计19-27
• 2.1 试验原材料19-22
• 2.2 钢纤维混凝土配合比设计22-23
• 2.3 新拌混凝土的工作性能23-24
• 2.4 本章小结24-27
• 第三章 钢纤维混凝土基本力学性能研究27-35
• 3.1 试验方法及结果27-29
• 3.1.1 试验方法27-29
• 3.1.2 试验结果29
• 3.2 结果分析29-34
• 3.2.1 抗压强度试验结果分析29-31
• 3.2.2 抗折强度试验结果分析31-32
• 3.2.3 钢纤维混凝土抗压强度和抗折强度预测模型32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土断裂性能的影响35-73
• 4.1 试验概况35-39
• 4.1.1 三点弯曲梁试验方法35-36
• 4.1.2 断裂特征参数计算方法36-39
• 4.2 钢纤维混凝土的断裂性能39-50
• 4.2.1 试件的制作与养护39
• 4.2.2 断裂特征参数39-40
• 4.2.3 三点弯曲变形特点40-43
• 4.2.4 硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土断裂韧度影响43-45
• 4.2.5 硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土断裂能影响45-46
• 4.2.6 硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土裂缝尖端张开位移影响46-48
• 4.2.7 钢纤维混凝土断裂特征参数预测模型48-50
• 4.3 钢纤维混凝土在不同养护制度下的断裂性能50-55
• 4.3.1 试验方案50
• 4.3.2 不同养护制度下混凝土试验结果与分析50-55
• 4.4 钢纤维混凝土在硫酸盐侵蚀下的断裂性能55-61
• 4.4.1 试验方案55-56
• 4.4.2 硫酸盐侵蚀下混凝土试验结果与分析56-61
• 4.5 钢纤维混凝土在不同基体强度下的断裂性能61-65
• 4.5.1 试验方案61
• 4.5.2 不同基体强度下混凝土试验结果与分析61-65
• 4.6 钢纤维混凝土在不同预留缝深度下的断裂性能65-69
• 4.6.1 试验方案65
• 4.6.2 不同预留缝深度下混凝土试验结果与分析65-69
• 4.7 钢纤维混凝土在不同龄期下的断裂性能69-71
• 4.7.1 试验方案69
• 4.7.2 不同龄期下混凝土试验结果与分析69-71
• 4.8 本章小结71-73
• 第五章 硅灰和聚合物乳液对钢纤维混凝土微观结构的影响73-88
• 5.1 扫描电子显微镜（SEM）试验73-78
• 5.1.1 试验方法概述73-74
• 5.1.2 试验结果分析74-78
• 5.2 低温氮吸附孔径分布试验78-82
• 5.2.1 试验原理78-79
• 5.2.2 试验仪器装置及样本制备79
• 5.2.3 试验结果分析79-82
• 5.3 吸水率及密度试验82-86
• 5.3.1 吸水率试验82-84
• 5.3.2 密度试验84-86
• 5.4 本章小结86-88
• 第六章 结论与展望88-91
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 展望89-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-96
• 在学期间发表的论文和参与的科研项目96

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