隨著高鐵、重載道面、大跨度橋面、重載機場跑道與工業(yè)地坪、地下管廊、蓄能水電站等重大土木工程建設的快速發(fā)展,以及地鐵盾構管片、裝配式構件等大型構件的發(fā)展,對于混凝土的抗裂能力、長期耐久性、裂縫控制能力、抗沖擊、抗疲勞等性能等均提出了更高的要求。目前普遍采用低彈性模量、低強度的合成纖維,或者采用易生銹的鋼纖維、鋼筋網作為混凝土的增強材料,這些增強材料仍然未很好地解決混凝土易裂和變形能力不足等技術難題。耐堿玻璃纖維混凝土以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗裂等力學性能得到了國內外學術界的高度重視。但是,目前國內外對于耐堿玻璃纖維混凝土的研究主要集中在耐堿玻璃纖維布加強筋及噴射混凝土等方面,對其基本力學性能及增強增韌機理等的研究還很少。開展耐堿玻璃纖維混凝土增強與增韌特性研究對于其工程應用具有重要意義。本文分別對體積摻率為0.25%、0.45%和0.75%的耐堿集束型玻璃纖維混凝土和摻率為0.45%的鋼纖維及摻率為0.75%的粗聚丙烯纖維混凝土進行了立方體抗壓、立方體劈裂抗拉、軸心抗拉、四點彎曲韌性和三點切口梁斷裂試驗,分析了纖維摻率對耐堿玻璃纖維混凝土力學性能的影響規(guī)律,并和同體積摻率的鋼纖維和粗聚丙烯纖維混凝土進行了比較;同時,采用纖維單絲直接拔出試驗研究了耐堿集束型玻璃纖維與砂漿基體間的界面黏結性能,分析了玻璃纖維單絲埋深、水灰比和基體齡期等對界面黏結性能的影響規(guī)律,確定了纖維臨界埋入長度;最后分析了玻璃纖維混凝土的增強與增韌機理。本文獲得的主要研究成果如下:(1)玻璃纖維混凝土立方體抗壓強度隨纖維體積摻率的增加而增大,玻璃纖維的摻入,使混凝土破壞時脆性明顯降低,混凝土的整體性較好;玻璃纖維摻率為0.25%、0.45%和0.75%時,立方體抗壓強度比素混凝土分別提高了1.74%、3.65%和6.82%;玻璃纖維摻率較低時對混凝土立方體劈裂抗拉強度影響不明顯;玻璃纖維摻率為0.75%時立方體劈裂抗拉強度比素混凝土提高了19.10%,比同體積摻率的粗聚丙烯纖維混凝土提高了4.2%。(2)玻璃纖維混凝土軸拉性能優(yōu)于同體積摻率的粗聚丙烯纖維混凝土,軸拉強度和極限拉應變均略高于同體積摻率的鋼纖維混凝土;玻璃纖維體積摻率為0.75%時,彎曲韌性值T_(150)和峰值強度f_P比素混凝土分別提高了191.73%和11.47%,斷裂韌度K_(1c)和斷裂能G_f比素混凝土分別提高了28.16%和268.69%,該摻率下耐堿集束型玻璃纖維混凝土彎曲韌性指標和斷裂力學指標增幅較大。(3)隨玻璃纖維單絲埋入長度的增加,界面黏結強度先減小后逐漸增大;水灰比在0.30~0.40之間逐漸增大時,界面黏結強度隨之增大;界面黏結強度隨養(yǎng)護齡期增大而增加;水灰比為0.35時,玻璃纖維單絲的臨界埋入長度為27.5~30 mm。(4)玻璃纖維能改善混凝土的性能,減少混凝土中原始微裂紋的產生;玻璃纖維能通過界面粘結橫貫裂縫傳遞應力,使玻璃纖維混凝土能承受更大的荷載,表現出更好的韌性。
【學位單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

圖 1-1 耐堿玻璃纖維混凝土建筑物外墻裝飾層Fig.1-1 Alkali-resistant glass fiber reinforced concrete building exterior decorative layer1.2 纖維混凝土研究現狀1.2.1 常用纖維混凝土1.2.1.1 鋼纖維混凝土鋼纖維混凝土是最早發(fā)展和目前應用最廣泛的纖維混凝土[15]，通常在混凝土中摻入短的、不連續(xù)的、隨機分布并且長細比在 20-100 之間的短鋼纖維所形成的一種多相復合材料[16]。隨機分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部裂縫的形成和發(fā)展，使混凝土的抗拉、抗彎、抗疲勞和韌性等諸多性能有顯著地提高，同時還能改變混凝土的破壞形態(tài)，使其由脆性破壞轉變?yōu)檠有云茐�。所以鋼纖維混凝土特別通合用于多承受沖擊、疲勞等荷載，對抗拉彎、耐磨等性能要求較高的工程和部位。常規(guī)上鋼纖維使用碳鋼（或低碳鋼，有時也使用合金）或消除應力

（a）耐堿玻璃纖維 （b）鋼纖維 （c）粗聚丙烯纖維圖 2-1 纖維形態(tài)Fig.2-1 Shape of the fibers的水泥為鉆牌 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，各項檢測酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的技術要求。的石子由北京班諾混凝土有限公司提供，粒徑 5-25表觀密度 2870kg/m3，滿足規(guī)范 GB/T14685-2011《分篩試驗結果列于表 2-2。

3.2.1.2 破壞形態(tài)分析纖維混凝土試件受壓破壞過程與素混凝土基本相同，首先在試件高度中央、邊側出現豎向裂縫，然后向兩側延伸，最終形成貫穿全截面的貫通裂縫，導致試件破壞[71]，其破壞形態(tài)見圖 3-1。與素混凝土相比，玻璃纖維混凝土試件受壓破壞時更能較好的保持試件的完整性。試驗中素混凝土試件破壞時表現為裂縫條數較少，裂縫產生后迅速發(fā)展成為貫穿裂縫而發(fā)生破壞，有的試件內部被W'酥，松散不成整體，表現出明顯的脆性破壞。摻入玻璃纖維后混凝土脆性降低，試件表現出多縫開裂，裂縫寬度較小，破壞后整體性較好，且隨著玻璃纖維摻量的增加混凝土的裂縫條數增多、裂縫寬度越細、破壞時整體性越好。與玻璃纖維混凝土相比，鋼纖維和粗聚丙烯纖維混凝土表面破壞較嚴重，這說明根數眾多的玻璃纖維在混凝土內部發(fā)揮了明顯的橋接作用，緩解了混凝土內部應力集中，防止局部壓力過大而造成混凝土鼓出[68]�？梢姴ＡЮw維的摻入在一定程度上改善了混凝土的破壞形態(tài)。

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本文編號：2809140