發(fā)布時間：2020-11-04 07:25

　　 隨著社會經濟的快速發(fā)展,高性能混凝土(High Performance Concrete,簡稱HPC)以其工作性好、抗變形能力強、耐久性好等優(yōu)點在當今建筑結構中得到了廣泛的應用。但高性能混凝土也存在韌性差和高溫易爆裂等缺點,在高性能混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維對抑制爆裂、改善混凝土的抗火性能有顯著效果,而在混凝土中摻入鋼纖維可以提高混凝土的韌性,兩種纖維共同摻入混凝土中能夠優(yōu)勢互補,提高混凝土抗火性能。本文依托國家自然基金(51278325),以C60高性能混凝土為研究對象,分別摻入聚丙烯纖維和塑-鋼混雜纖維,主要對高溫作用前后的斷裂性能進行試驗研究。主要內容如下。1.高溫對混凝土基本力學性能的影響對聚丙烯纖維混凝土(體積摻量0、0.1%、0.2%)和塑-鋼纖維混凝土(鋼纖維體積摻量1%時,混摻聚丙烯纖維體積摻量分別為0、0.1%、0.2%)高溫前后抗壓強度、劈拉強度的試驗。結果表明:各種混凝土均隨受熱溫度的升高呈現不同程度衰減趨勢;300℃以前素混凝土的抗壓強度始終小于聚丙烯纖維混凝土的抗壓強度,300℃以后則相反;在相同溫度條件下,強度的大小關系:塑-鋼纖維混凝土和鋼纖維混凝土相差不多,皆大于素混凝土。2.高溫對混凝土抗折性能與變形的影響通過試件尺寸為100mm×100mm×400mm的聚丙烯纖維混凝土和塑-鋼纖維混凝土三點彎曲梁斷裂試驗,研究了高溫對聚丙烯纖維及塑-鋼纖維混凝土斷裂參數的影響規(guī)律。結果表明:(1)聚丙烯纖維混凝土和塑-鋼纖維混凝土的抗折性能隨著溫度的升高總體呈下降趨勢,聚丙烯纖維對起裂荷載和最大荷載影響較小。對于起裂荷載,200℃之前,塑-鋼纖維混凝土大于鋼纖維混凝土;200℃~700℃,鋼纖維混凝土大于塑-鋼纖維混凝土。對于最大荷載,常溫到700℃,相同溫度等級下,鋼纖維混凝土和塑-鋼纖維混凝土的最大荷載相差不大。(2)隨著溫度的升高,300℃之前,聚丙烯纖維對混凝土的裂縫口張開位移臨界值影響很小;300℃之后,會降低混凝土的裂縫口張開位移臨界值。常溫到600℃,隨著溫度的升高,塑-鋼纖維混凝土、鋼纖維混凝土、素混凝土的裂縫口張開位移臨界值逐漸變大,700℃會有輕微下降。(3)由素混凝土、聚丙烯纖維混凝土、鋼纖維混凝土、塑-鋼纖維混凝土的荷載-開口位移曲線和荷載-跨中位移曲線可知,常溫下只有素混凝土和聚丙烯纖維混凝土呈現脆性斷裂;隨著溫度的升高,各種配比混凝土曲線上升段和下降段逐漸變緩,脆性降低,韌性提高。3.高溫對混凝土斷裂性能的影響(1)起裂韌度:相比素混凝土,在混凝土中加入聚丙烯纖維(0.1%、0.2%)可以提高素混凝土高溫前后的起裂韌度;200℃到700℃,起裂韌度:鋼纖維混凝土塑-鋼纖維混凝土聚丙烯纖維混凝土素混凝土。(2)失穩(wěn)韌度:在混凝土中加入聚丙烯纖維會降低失穩(wěn)韌度值;在200℃~600℃,失穩(wěn)韌度值大小關系:鋼纖維混凝土塑-鋼纖維混凝土素混凝土,此溫度段塑-鋼纖維對混凝土的抗裂作用沒有單摻體積1%的鋼纖維對混凝土的抗裂作用好。(3)斷裂能:隨著溫度的升高,素混凝土、聚丙烯纖維混凝土、鋼纖維混凝土、塑-鋼纖維混凝土的斷裂能值有相似的變化階段:先上升后下降。常溫到300℃時,聚丙烯纖維摻量對混凝土斷裂能的影響很小,400℃到700℃的高溫作用后,聚丙烯纖維體積摻量0.1%、0.2%的混凝土大于素混凝土的斷裂能;400℃~600℃時,鋼纖維混凝土的斷裂能大于塑-鋼纖纖維混凝土的斷裂能。(4)特征長度:隨著溫度的升高,聚丙烯纖維混凝土和素混凝土的特征長度變化趨勢:先上升,后下降,再上升。摻入聚丙烯纖維可以降低混凝土高溫前后的特征長度,提高混凝土的韌性。400℃到700℃,隨著溫度的升高,在鋼纖維體積摻量為1%時,鋼-聚丙烯纖維混凝土混合的韌性優(yōu)于單摻鋼纖維混凝土的。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 高性能混凝土特點及高溫損傷
    1.3 混凝土高溫后的斷裂性能
        1.3.1 混凝土高溫后的斷裂性能研究
        1.3.2 聚丙烯纖維混凝土高溫后斷裂性能研究
        1.3.3 摻混雜纖維混凝土高溫后斷裂性能研究
    1.4 本文的主要研究內容及技術路線圖
第二章 試驗方案
    2.0 試驗材料
    2.1 試驗儀器設備
    2.2 試件設計
    2.3 混凝土成型與養(yǎng)護
    2.4 試驗方法
        2.4.1 混凝土抗壓強度試驗方法
        2.4.2 混凝土劈裂抗拉強度試驗方法
        2.4.3 混凝土斷裂試驗方法
    2.5 本章小結
第三章 塑-鋼纖維高性能混凝土高溫后基本力學性能測試
    3.1 高性能混凝土抗壓強度試驗結果與分析
        3.1.1 聚丙烯纖維混凝土高溫后抗壓強度試驗結果與分析
        3.1.2 塑-鋼纖維混凝土高溫后抗壓強度試驗結果與分析
    3.2 高性能混凝土劈裂抗拉強度試驗結果與分析
        3.2.1 聚丙烯纖維混凝土高溫后劈拉強度試驗結果與分析
        3.2.2 塑-鋼纖維混凝土高溫后劈拉強度試驗結果與分析
    3.3 本章小結
第四章 塑-鋼纖維高性能混凝土高溫后的斷裂性能試驗研究
    4.1 引言
    4.2 試驗概述
        4.2.1 試驗判斷準則
        4.2.2 試驗方法
        4.2.3 三點彎曲梁試件制作
        4.2.4 試驗步驟
    4.3 斷裂試驗結果與分析
        4.3.1 斷裂韌度的計算
        4.3.2 塑-鋼纖維混凝土荷載-開口位移曲線分析
        4.3.3 溫度對聚丙烯纖維高性能混凝土斷裂參數的影響
        4.3.4 溫度對塑-鋼纖維高性能混凝土斷裂參數的影響
    4.4 塑-鋼纖維混凝土高溫后的斷裂能和特征長度試驗研究
        4.4.1 斷裂能的研究意義
        4.4.2 斷裂能的計算
        4.4.3 塑-鋼纖維混凝土高溫前后荷載-跨中位移曲線分析
    4.5 斷裂能的結果與分析
        4.5.1 溫度對聚丙烯纖維混凝土斷裂能的影響
        4.5.2 溫度對塑-鋼纖維混凝土斷裂能的影響
    4.6 混凝土的特征長度
        4.6.1 溫度對聚丙烯纖維混凝土特征長度的影響
        4.6.2 溫度對塑-鋼纖維混凝土特征長度的影響
    4.7 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 基本結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
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【參考文獻】

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本文編號：2869811