本文關鍵詞： 玄武巖纖維 混凝土 聲發(fā)射 四點彎曲 彎曲斷裂 聲波衰減　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著國內外對新型建筑材料需求的不斷提升,纖維增強混凝土得到廣泛的應用和重視。目前針對鋼纖維、聚丙烯纖維等改良混凝土已有學者做了大量研究,但對玄武巖纖維改良混凝土的研究相對較少。然而玄武巖纖維具有較好的耐化學腐蝕性和耐熱性、生產工藝簡單、制造成本低廉、相容性好、綜合性能強等優(yōu)點,將其用于混凝土性能改良具備良好的應用前景。聲發(fā)射作為一種重要的無損檢測手段,有著靈敏度高、反應及時和可實現(xiàn)全周期在線監(jiān)測等諸多優(yōu)點,在材料和結構健康監(jiān)測領域擁有廣闊的前景。不同于其它技術,聲發(fā)射是材料自身損傷引起的,使其更具有可信性,是無損檢測領域熱點研究問題。目前,針對玄武巖纖維混凝土的聲發(fā)射特性研究急需開展。所以,本文以玄武巖纖維混凝土作為研究對象,聲發(fā)射檢測技術作為研究手段,對玄武巖纖維增強混凝土的力學性能和聲發(fā)射特性進行研究,探究玄武巖纖維增強混凝土的斷裂機理和損傷規(guī)律,為玄武巖纖維混凝土的推廣和聲發(fā)射技術在混凝土結構健康監(jiān)測領域的應用提供基礎數(shù)據(jù)和理論參考。本文所開展的主要研究工作包括:(1)制作了3組不同齡期的玄武巖纖維增強混凝土梁,以相同齡期的素混凝土梁作為對比組,共18個相同規(guī)格尺寸的長方體小梁試件。對試件分別進行四點彎曲試驗,得到不同齡期材料的抗彎極限強度。結果表明,隨著齡期的增長,纖維的增強作用不斷增加,7d、14d和28d的混凝土強度提高率分別為5.53%、6.10%和8.33%。(2)通過對試件斷裂過程的聲發(fā)射參數(shù)進行統(tǒng)計分析,分析了混凝土試件的受荷載斷裂過程。整個斷裂過程可分為三個階段,每個階段對應著不同的聲發(fā)射特征。這些特征反映了混凝土不同的受力狀態(tài)和相應的內部裂縫擴展情況,驗證了聲發(fā)射對于玄武巖纖維混凝土監(jiān)測的適用性�；诼暟l(fā)射特征參數(shù),闡述了纖維的增強機理和增強效果。(3)針對聲發(fā)射的統(tǒng)計參數(shù),通過與相應的受力狀態(tài)進行對比分析,分析結果表明:聲發(fā)射參數(shù)的統(tǒng)計值特性可以用于玄武巖纖維混凝土材料的斷裂預測分析。此外,提取了新的聲發(fā)射特征參數(shù),即最大信息熵。最大信息熵可以進行材料的斷裂前兆分析,新的特征參數(shù)具有良好的分析效果。在混凝土斷裂過程中運用了聲發(fā)射特征統(tǒng)計量平均頻率(AF)和RA值對內部裂縫情況進行了分析。(4)針對聲發(fā)射信號在玄武巖纖維混凝土中的傳播衰減情況,制作了三根相同的鋼筋混凝土懸臂梁,進行等距聲發(fā)射信號接收測試。通過對信號進行傅立葉變換和參數(shù)提取,總結了聲波的衰減規(guī)律。結果表明:聲發(fā)射信號振幅隨距離的傳輸成二次函數(shù)衰減趨勢;聲發(fā)射的能量和波速成指數(shù)函數(shù)衰減趨勢;對于聲發(fā)射的頻率衰減,其信號高頻部分快速衰減,并引起結構一階和二階頻率之間頻率分布的增加。隨著聲信號的傳播,各個頻帶分布比例都大幅減小。
[Abstract]:With the increasing demand for new building materials at home and abroad, fiber reinforced concrete (FRC) has been widely used and paid more attention. At present, many scholars have done a lot of research on improved concrete, such as steel fiber and polypropylene fiber. However, basalt fiber has the advantages of good chemical corrosion resistance and heat resistance, simple production process, low manufacturing cost, good compatibility and strong comprehensive properties. As an important nondestructive testing method, acoustic emission has many advantages, such as high sensitivity, timely response and the ability to realize the whole cycle on-line monitoring. It has a broad prospect in the field of material and structural health monitoring. Unlike other technologies, acoustic emission (AE) is caused by materials' own damage, which makes it more credible and is a hot research issue in the field of nondestructive testing (NDT). The study on acoustic emission characteristics of basalt fiber reinforced concrete is urgently needed. Therefore, this paper takes basalt fiber reinforced concrete as the research object and acoustic emission detection technology as the research means. The mechanical properties and acoustic emission characteristics of basalt fiber reinforced concrete are studied, and the fracture mechanism and damage law of basalt fiber reinforced concrete are explored. This paper provides basic data and theoretical reference for the application of basalt fiber reinforced concrete and acoustic emission technology in the field of concrete structure health monitoring. Basalt fiber reinforced concrete beams, Taking plain concrete beams of the same age as control group, 18 cuboid trabeculae of the same size were tested. The bending ultimate strength of materials of different ages was obtained by four point bending test. With the increase of age, the strengthening effect of fiber increases continuously. The concrete strength increases by 5.536.10% and 8.33% in 14d and 28d, respectively. The acoustic emission parameters of the fracture process of the specimens are analyzed statistically. The loading fracture process of concrete specimen is analyzed. The whole fracture process can be divided into three stages, each stage corresponds to different acoustic emission characteristics. These characteristics reflect the different stress state of concrete and the corresponding internal crack propagation. The applicability of acoustic emission to the monitoring of basalt fiber reinforced concrete is verified. Based on the characteristic parameters of acoustic emission, the reinforcement mechanism and enhancement effect of the fiber are expounded. The results show that the statistical characteristics of acoustic emission parameters can be used to predict the fracture of basalt fiber reinforced concrete materials. In addition, new acoustic emission characteristic parameters are extracted. That is, the maximum information entropy. The maximum information entropy can be used to analyze the fracture precursors of materials. The new characteristic parameters have good analysis effect. In the process of concrete fracture, acoustic emission characteristic statistics (AFF) and RA value are used to analyze the internal cracks. 4) Acoustic emission signals in basalt fibers are analyzed. Propagation attenuation in concrete, Three same reinforced concrete cantilever beams were made, and the isometric acoustic emission signals were tested. The signals were analyzed by Fourier transform and parameter extraction. The attenuation law of acoustic wave is summarized. The results show that the amplitude of acoustic emission signal propagates with distance into a quadratic function attenuation trend, the attenuation trend of energy and wave velocity exponential function of acoustic emission, the frequency attenuation of acoustic emission, The frequency distribution between the first and second order frequencies of the structure increases rapidly, and the frequency distribution ratio of each frequency band decreases greatly with the propagation of the acoustic signal.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU528.572

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本文編號：1550759