【摘要】：超高性能混凝土是由高強(qiáng)水泥基材料和纖維復(fù)合而成的一種新型復(fù)合建筑材料,具有高強(qiáng)度、高韌性及高耐久性的特點(diǎn),在土木工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在橋梁、鐵路、公路等混凝土設(shè)施中,由于重復(fù)荷載作用,疲勞破壞是常見(jiàn)的破壞形式。因此,開(kāi)展超高性能混凝土的疲勞性能研究,對(duì)提高超高性能混凝土結(jié)構(gòu)安全性和耐久性具有重要意義。但目前對(duì)超高性能混凝土的研究還處在試驗(yàn)階段,在工程中的應(yīng)用少,且對(duì)其彎曲疲勞特性和疲勞開(kāi)裂后裂縫的發(fā)展情況研究較少,而混凝土裂縫是影響耐久性的重要因素。針對(duì)上述問(wèn)題,本論文利用間斷級(jí)配的顆粒最緊密堆積原理,制備出了性能優(yōu)良的超高性能混凝土,并研究其彎曲疲勞性能,對(duì)疲勞過(guò)程中開(kāi)裂及裂縫的發(fā)展進(jìn)行了分析,為超高性能混凝土更好的在實(shí)際工程的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)間斷級(jí)配的顆粒最緊密堆積原理,利用間斷級(jí)配的160μm~315μm、630μm~1250μm河砂和水泥、超細(xì)礦渣及硅灰三種膠凝材料,以及采用鋼纖維、聚丙烯纖維進(jìn)行組合,制備出了三種性能優(yōu)良的鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土。測(cè)試了三種超高性能混凝土的彎曲韌性,結(jié)果表明鋼纖維超高性能混凝土和鋼纖維-聚丙烯纖維超高性能混凝土彎曲韌性相差不大,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚丙烯纖維超高性能混凝土的彎曲韌性。(2)對(duì)鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土開(kāi)展了0.65、0.7、0.75、0.8、0.85等不同應(yīng)力水平的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn),分析了不同應(yīng)力水平下超高性能混凝土的彎曲疲勞壽命。相同應(yīng)力水平下的彎曲疲勞壽命能較好的符合兩參數(shù)威布爾分布檢驗(yàn),給出了可用于確定鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土的彎曲疲勞壽命的S-logN二次拋物線(xiàn)疲勞方程和考慮失效概率的S-logN-P_f二次拋物線(xiàn)疲勞方程,對(duì)比分析了鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土的彎曲疲勞壽命方程,得到了鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土的彎曲疲勞強(qiáng)度分別為:58.5%、59.1%、50.9%。(3)采用三維數(shù)字圖像相關(guān)(3D-DIC)技術(shù)對(duì)鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土疲勞過(guò)程中的開(kāi)裂行為和裂縫、應(yīng)變的發(fā)展及剛度的衰減進(jìn)行了研究,進(jìn)一步分析了鋼纖維、鋼纖維-聚丙烯纖維、聚丙烯纖維超高性能混凝土的疲勞開(kāi)裂機(jī)理。結(jié)果表明:聚丙烯纖維超高性能混凝土出現(xiàn)脆斷現(xiàn)象,鋼纖維-聚丙烯纖維和聚丙烯纖維超高性能混凝土開(kāi)裂路徑曲折,鋼纖維超高性能混凝土裂縫、應(yīng)變的發(fā)展及剛度的衰減呈現(xiàn)三階段發(fā)展規(guī)律,階段一、二、三分別占總時(shí)間的百分比為2%-15%、77%-95%、3%-15%,鋼纖維-聚丙烯纖維超高性能混凝土裂縫、應(yīng)變的發(fā)展及剛度的衰減大都只監(jiān)測(cè)到階段二、三,只在應(yīng)力水平為0.8時(shí)監(jiān)測(cè)到明顯的三階段,占比分別為11%、74%、15%。在超高性能混凝土彎曲疲勞過(guò)程中,鋼纖維主要表現(xiàn)為阻止宏觀裂縫的發(fā)展,聚丙烯纖維主要表現(xiàn)為阻止微觀裂縫的發(fā)展,進(jìn)而造成超高性能混凝土有不同開(kāi)裂行為。本研究中制備的超高性能混凝土可應(yīng)用于實(shí)際土木和建筑工程中,對(duì)其彎曲疲勞性能和疲勞過(guò)程中裂縫發(fā)展的研究為超高性能混凝土在工程中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文算的圖像子區(qū)，通過(guò)立體的相關(guān)匹配在變形前的右相機(jī)根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)可以獲得要計(jì)算的圖像標(biāo)（X0，Y0，Z0），同樣道理，在物體變形之后的左右相位置，同樣可獲得變形后的圖像子區(qū)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。變區(qū)中心點(diǎn)位置坐標(biāo)記為（X1，Y1，Z1），同理，第 N 張N，ZN）。變形前后的空間坐標(biāo)差為所求的三維位移，，對(duì)計(jì)算方法[50,54,55]得到相應(yīng)的應(yīng)變場(chǎng)。

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000直徑d（μm）圖 2-4 河砂粒度分布Fig. 2-4 Particles gradation curves of river sand2.1.5 鍍銅鋼纖維贛州大業(yè)金屬纖維有限公司提供的鍍銅鋼纖維。其主要性能參數(shù)及實(shí)物圖如表圖 2-5 所示。表 2-6 鍍銅鋼纖維主要參數(shù)Tab 2-6 Major parameters of coppered steel fibers長(zhǎng)度(mm) 直徑(mm) 長(zhǎng)徑比 抗拉強(qiáng)度(MPa) 密度(kg/m3) 熔點(diǎn)(℃13 0.2 65 2850 7800 1200
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2686902