聚丙烯纤维混凝土力学性能及损伤破坏形态研究
发布时间：2021-12-23 05:37
聚丙烯纤维混凝土（Polypropylene fiber reinforced concrete,PPFRC）在我国水利工程、土木工程和岩土工程中使用广泛,在不同工程中,其配合比、纤维掺量、养护条件等均存在较大差异,对其性能也会有不同程度的影响。本文以聚丙烯纤维混凝土为对象,研究了不同养护龄期下不同掺量聚丙烯纤维混凝土的力学性能变化规律、纤维阻裂性能以及在不同应力条件下的破坏规律,以期为聚丙烯纤维混凝土的合理使用提供理论支撑。本文的研究内容包含以下几个方面:（1）统计分析了不同纤维掺量对混凝土强度、抗渗性能及抗干缩性能的影响规律。并结合工程应用情况,汇总了聚丙烯纤维混凝土应用于水利工程中的哪些部位,发现水利工程中常用的纤维掺量在0.6～1.5 kg/m3之间,其中0.9 kg/m3掺量使用最多。根据调研情况提出本文的研究问题。（2）讨论了不同纤维掺量对混凝土拌合物工作性能的影响,发现聚丙烯纤维（Polypropylene fiber,PPF）的添加降低了混凝土的可加工性。在水胶比为0.36的配合比中,掺量超过1.2 kg/m3时,混合料搅拌困难,需调整拌合用水与减水剂用量。聚丙烯纤维的...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宁波市白溪水库Fig.1-2BaixiReservoir,NingboCity
三组中 PPF 掺量的增加使混凝土收缩率逐渐减小。标准养护龄期 28 天之前，混凝土率变化较大，随着龄期继续增长，收缩率变化越来越小，逐渐趋于稳定。通过比较四据，从第 3 天开始到 91 天，测量收缩值，发现与未掺量纤维相比，掺有纤维的混凝缩率减少范围在 0.4%~67.5%之间。混凝土的收缩值很小，但抗拉强度很低，即使很小的收缩变形也会产生较大的拉应混凝土因抗拉强度不足而发生破坏，因此人们关注的并不是收缩本身，而是收缩引起裂。掺入 PPF 后，混凝土发生收缩时，纤维通过桥接作用抑制裂缝生成，从而提高拉强度和韧性。（3）PPF 对混凝土抗渗性能影响渗透性是混凝土耐久性的关键，是碳化、氯离子和硫酸盐侵蚀的条件。混凝土内部大量毛细管及微裂纹，为混凝土渗水提供了通道。纤维通过抑制混凝土收缩裂缝和干缝，使混凝土的抗渗性能显著提高[60-62]。从图 1-7 可见，混凝土的渗透性能、强度以凝土的开裂之间相互影响，决定着混凝土结构的耐久性和安全性。混凝土渗透性较大导致外界侵蚀性物质进入其内部引起破坏性反应，对混凝土强度不利；强度的降低又成混凝土的开裂，加大其渗透性，从而导致混凝土更大范围的破坏[63]。
0 1 2 3 4 50纤维掺量 (kg/m3)图 1-8 PPF 掺量对混凝土抗渗性能的影响[64-69]Fig.1-8 Effect of Polypropylene Fiber Content on Concrete Impermeability[64-69].3 纤维混凝土的阻裂机理20 世纪 60 年代至 70 年代出现的基于混合率法则的复合材料理论和建立在断裂力础上的纤维间距理论被誉为最具有影响意义的纤维阻裂理论[70]。对素混凝土而言，裂缝扩展失稳前，其裂缝前沿形成一个微裂缝区域，当应力达到值时，微裂区失稳扩展。纤维的存在可以有效阻止或延缓裂缝的发展，如图 1-9 所着加载的进行，三维乱向分布于混凝土基体中的纤维会对裂缝的发展起阻碍作用。聚纤维阻裂机理具体表现：当裂缝发展遇到纤维时，由于纤维的阻碍作用，裂缝被迫改展方向，或跨越纤维形成更细微的裂缝；纤维跨越裂缝传递荷载，均化混凝土内部应，削弱微裂缝尖端的应力集中，抑制裂缝扩展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双掺偏高岭土及聚丙烯纤维对混凝土性能的影响研究[J]. 陈建国,张世城,陈国庆,濮琦. 混凝土. 2018(08)
[2]基于SHPB试验的多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态力学性能研究[J]. 刘新荣,柯炜,梁宁慧,缪庆旭,杨鹏,郭哲奇. 材料导报. 2018(S1)
[3]聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理研究[J]. 黄俊男,颜燕祥. 混凝土与水泥制品. 2018(02)
[4]聚丙烯纤维在混凝土工程中的应用[J]. 徐傅晶. 四川水泥. 2017(12)
[5]多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗弯韧性试验研究[J]. 梁宁慧,钟杨,刘新荣. 中南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[6]基于试验分析的聚丙烯纤维混凝土抗裂性研究[J]. 张磊,张永存,晁鹏超. 河南城建学院学报. 2017(03)
[7]聚丙烯纤维混凝土力学与抗渗性试验[J]. 吴建祥,高岩,韩春勇,关风林. 低温建筑技术. 2016(10)
[8]喷射聚丙烯纤维混凝土渗透性试验研究[J]. 董如梦. 四川建筑. 2016(04)
[9]聚丙烯纤维混凝土喷层支护研究与工程应用[J]. 姚韦靖,庞建勇,张金松. 煤炭技术. 2016(02)
[10]聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响的研究[J]. 毕骏,张豫川,谌文武,刘伟,熊浏阳. 硅酸盐通报. 2015(06)
博士论文
[1]多尺度聚丙烯纤维混凝土力学性能试验和拉压损伤本构模型研究[D]. 梁宁慧.重庆大学 2014
[2]氯盐环境下聚丙烯纤维混凝土耐久性能研究[D]. 王晨飞.西安建筑科技大学 2012
[3]钢纤维喷射混凝土力学特性及其在隧道单层衬砌中的应用研究[D]. 祝云华.重庆大学 2009
硕士论文
[1]钢纤维混凝土弯曲韧性及残余抗折强度试验研究[D]. 赵臻真.郑州大学 2017
[2]柔性纤维混凝土阻裂机理及在连续刚构桥中的应用研究[D]. 张强强.重庆交通大学 2016
[3]聚丙烯粗纤维混凝土性能试验研究[D]. 王宝.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于冻融损伤的纤维混凝土耐久性研究[D]. 包永刚.郑州大学 2014
[5]聚丙烯纤维混凝土的力学性能试验研究以及在边坡工程中的应用[D]. 邓美林.重庆大学 2013
[6]纤维对混凝土抗氯离子和抗碳化性能的试验研究[D]. 王乾玺.宁夏大学 2013
[7]聚丙烯纤维对混凝土早期裂缝的影响研究[D]. 吴昊.北京建筑工程学院 2012
[8]纤维混凝土抗冲击性能的试验研究[D]. 陈相宇.大连理工大学 2010
[9]聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能试验研究[D]. 张伟.太原理工大学 2010
[10]聚丙烯纤维混凝土在旧桥加固中的应用研究[D]. 生墨海.长安大学 2010
本文编号：3547892
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宁波市白溪水库Fig.1-2BaixiReservoir,NingboCity
三组中 PPF 掺量的增加使混凝土收缩率逐渐减小。标准养护龄期 28 天之前，混凝土率变化较大，随着龄期继续增长，收缩率变化越来越小，逐渐趋于稳定。通过比较四据，从第 3 天开始到 91 天，测量收缩值，发现与未掺量纤维相比，掺有纤维的混凝缩率减少范围在 0.4%~67.5%之间。混凝土的收缩值很小，但抗拉强度很低，即使很小的收缩变形也会产生较大的拉应混凝土因抗拉强度不足而发生破坏，因此人们关注的并不是收缩本身，而是收缩引起裂。掺入 PPF 后，混凝土发生收缩时，纤维通过桥接作用抑制裂缝生成，从而提高拉强度和韧性。（3）PPF 对混凝土抗渗性能影响渗透性是混凝土耐久性的关键，是碳化、氯离子和硫酸盐侵蚀的条件。混凝土内部大量毛细管及微裂纹，为混凝土渗水提供了通道。纤维通过抑制混凝土收缩裂缝和干缝，使混凝土的抗渗性能显著提高[60-62]。从图 1-7 可见，混凝土的渗透性能、强度以凝土的开裂之间相互影响，决定着混凝土结构的耐久性和安全性。混凝土渗透性较大导致外界侵蚀性物质进入其内部引起破坏性反应，对混凝土强度不利；强度的降低又成混凝土的开裂，加大其渗透性，从而导致混凝土更大范围的破坏[63]。
0 1 2 3 4 50纤维掺量 (kg/m3)图 1-8 PPF 掺量对混凝土抗渗性能的影响[64-69]Fig.1-8 Effect of Polypropylene Fiber Content on Concrete Impermeability[64-69].3 纤维混凝土的阻裂机理20 世纪 60 年代至 70 年代出现的基于混合率法则的复合材料理论和建立在断裂力础上的纤维间距理论被誉为最具有影响意义的纤维阻裂理论[70]。对素混凝土而言，裂缝扩展失稳前，其裂缝前沿形成一个微裂缝区域，当应力达到值时，微裂区失稳扩展。纤维的存在可以有效阻止或延缓裂缝的发展，如图 1-9 所着加载的进行，三维乱向分布于混凝土基体中的纤维会对裂缝的发展起阻碍作用。聚纤维阻裂机理具体表现：当裂缝发展遇到纤维时，由于纤维的阻碍作用，裂缝被迫改展方向，或跨越纤维形成更细微的裂缝；纤维跨越裂缝传递荷载，均化混凝土内部应，削弱微裂缝尖端的应力集中，抑制裂缝扩展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双掺偏高岭土及聚丙烯纤维对混凝土性能的影响研究[J]. 陈建国,张世城,陈国庆,濮琦. 混凝土. 2018(08)
[2]基于SHPB试验的多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态力学性能研究[J]. 刘新荣,柯炜,梁宁慧,缪庆旭,杨鹏,郭哲奇. 材料导报. 2018(S1)
[3]聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理研究[J]. 黄俊男,颜燕祥. 混凝土与水泥制品. 2018(02)
[4]聚丙烯纤维在混凝土工程中的应用[J]. 徐傅晶. 四川水泥. 2017(12)
[5]多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗弯韧性试验研究[J]. 梁宁慧,钟杨,刘新荣. 中南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[6]基于试验分析的聚丙烯纤维混凝土抗裂性研究[J]. 张磊,张永存,晁鹏超. 河南城建学院学报. 2017(03)
[7]聚丙烯纤维混凝土力学与抗渗性试验[J]. 吴建祥,高岩,韩春勇,关风林. 低温建筑技术. 2016(10)
[8]喷射聚丙烯纤维混凝土渗透性试验研究[J]. 董如梦. 四川建筑. 2016(04)
[9]聚丙烯纤维混凝土喷层支护研究与工程应用[J]. 姚韦靖,庞建勇,张金松. 煤炭技术. 2016(02)
[10]聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响的研究[J]. 毕骏,张豫川,谌文武,刘伟,熊浏阳. 硅酸盐通报. 2015(06)
博士论文
[1]多尺度聚丙烯纤维混凝土力学性能试验和拉压损伤本构模型研究[D]. 梁宁慧.重庆大学 2014
[2]氯盐环境下聚丙烯纤维混凝土耐久性能研究[D]. 王晨飞.西安建筑科技大学 2012
[3]钢纤维喷射混凝土力学特性及其在隧道单层衬砌中的应用研究[D]. 祝云华.重庆大学 2009
硕士论文
[1]钢纤维混凝土弯曲韧性及残余抗折强度试验研究[D]. 赵臻真.郑州大学 2017
[2]柔性纤维混凝土阻裂机理及在连续刚构桥中的应用研究[D]. 张强强.重庆交通大学 2016
[3]聚丙烯粗纤维混凝土性能试验研究[D]. 王宝.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于冻融损伤的纤维混凝土耐久性研究[D]. 包永刚.郑州大学 2014
[5]聚丙烯纤维混凝土的力学性能试验研究以及在边坡工程中的应用[D]. 邓美林.重庆大学 2013
[6]纤维对混凝土抗氯离子和抗碳化性能的试验研究[D]. 王乾玺.宁夏大学 2013
[7]聚丙烯纤维对混凝土早期裂缝的影响研究[D]. 吴昊.北京建筑工程学院 2012
[8]纤维混凝土抗冲击性能的试验研究[D]. 陈相宇.大连理工大学 2010
[9]聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能试验研究[D]. 张伟.太原理工大学 2010
[10]聚丙烯纤维混凝土在旧桥加固中的应用研究[D]. 生墨海.长安大学 2010
本文编号：3547892
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