聚丙烯纖維混凝土力學性能及損傷破壞形態(tài)研究
發(fā)布時間：2021-12-23 05:37
聚丙烯纖維混凝土（Polypropylene fiber reinforced concrete,PPFRC）在我國水利工程、土木工程和巖土工程中使用廣泛,在不同工程中,其配合比、纖維摻量、養(yǎng)護條件等均存在較大差異,對其性能也會有不同程度的影響。本文以聚丙烯纖維混凝土為對象,研究了不同養(yǎng)護齡期下不同摻量聚丙烯纖維混凝土的力學性能變化規(guī)律、纖維阻裂性能以及在不同應力條件下的破壞規(guī)律,以期為聚丙烯纖維混凝土的合理使用提供理論支撐。本文的研究內容包含以下幾個方面:（1）統(tǒng)計分析了不同纖維摻量對混凝土強度、抗?jié)B性能及抗干縮性能的影響規(guī)律。并結合工程應用情況,匯總了聚丙烯纖維混凝土應用于水利工程中的哪些部位,發(fā)現(xiàn)水利工程中常用的纖維摻量在0.6～1.5 kg/m3之間,其中0.9 kg/m3摻量使用最多。根據(jù)調研情況提出本文的研究問題。（2）討論了不同纖維摻量對混凝土拌合物工作性能的影響,發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維（Polypropylene fiber,PPF）的添加降低了混凝土的可加工性。在水膠比為0.36的配合比中,摻量超過1.2 kg/m3時,混合料攪拌困難,需調整拌合用水與減水劑用量。聚丙烯纖維的...
【文章來源】：西安理工大學陜西省
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
寧波市白溪水庫Fig.1-2BaixiReservoir,NingboCity
三組中 PPF 摻量的增加使混凝土收縮率逐漸減小。標準養(yǎng)護齡期 28 天之前，混凝土率變化較大，隨著齡期繼續(xù)增長，收縮率變化越來越小，逐漸趨于穩(wěn)定。通過比較四據(jù)，從第 3 天開始到 91 天，測量收縮值，發(fā)現(xiàn)與未摻量纖維相比，摻有纖維的混凝縮率減少范圍在 0.4%~67.5%之間�；炷恋氖湛s值很小，但抗拉強度很低，即使很小的收縮變形也會產(chǎn)生較大的拉應混凝土因抗拉強度不足而發(fā)生破壞，因此人們關注的并不是收縮本身，而是收縮引起裂。摻入 PPF 后，混凝土發(fā)生收縮時，纖維通過橋接作用抑制裂縫生成，從而提高拉強度和韌性。（3）PPF 對混凝土抗?jié)B性能影響滲透性是混凝土耐久性的關鍵，是碳化、氯離子和硫酸鹽侵蝕的條件�；炷羶炔看罅棵毠芗拔⒘鸭y，為混凝土滲水提供了通道。纖維通過抑制混凝土收縮裂縫和干縫，使混凝土的抗?jié)B性能顯著提高[60-62]。從圖 1-7 可見，混凝土的滲透性能、強度以凝土的開裂之間相互影響，決定著混凝土結構的耐久性和安全性�；炷翝B透性較大導致外界侵蝕性物質進入其內部引起破壞性反應，對混凝土強度不利；強度的降低又成混凝土的開裂，加大其滲透性，從而導致混凝土更大范圍的破壞[63]。
0 1 2 3 4 50纖維摻量 (kg/m3)圖 1-8 PPF 摻量對混凝土抗?jié)B性能的影響[64-69]Fig.1-8 Effect of Polypropylene Fiber Content on Concrete Impermeability[64-69].3 纖維混凝土的阻裂機理20 世紀 60 年代至 70 年代出現(xiàn)的基于混合率法則的復合材料理論和建立在斷裂力礎上的纖維間距理論被譽為最具有影響意義的纖維阻裂理論[70]。對素混凝土而言，裂縫擴展失穩(wěn)前，其裂縫前沿形成一個微裂縫區(qū)域，當應力達到值時，微裂區(qū)失穩(wěn)擴展。纖維的存在可以有效阻止或延緩裂縫的發(fā)展，如圖 1-9 所著加載的進行，三維亂向分布于混凝土基體中的纖維會對裂縫的發(fā)展起阻礙作用。聚纖維阻裂機理具體表現(xiàn)：當裂縫發(fā)展遇到纖維時，由于纖維的阻礙作用，裂縫被迫改展方向，或跨越纖維形成更細微的裂縫；纖維跨越裂縫傳遞荷載，均化混凝土內部應，削弱微裂縫尖端的應力集中，抑制裂縫擴展。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙摻偏高嶺土及聚丙烯纖維對混凝土性能的影響研究[J]. 陳建國,張世城,陳國慶,濮琦. 混凝土. 2018(08)
[2]基于SHPB試驗的多尺寸聚丙烯纖維混凝土動態(tài)力學性能研究[J]. 劉新榮,柯煒,梁寧慧,繆慶旭,楊鵬,郭哲奇. 材料導報. 2018(S1)
[3]聚丙烯纖維混凝土單軸受壓損傷機理研究[J]. 黃俊男,顏燕祥. 混凝土與水泥制品. 2018(02)
[4]聚丙烯纖維在混凝土工程中的應用[J]. 徐傅晶. 四川水泥. 2017(12)
[5]多尺寸聚丙烯纖維混凝土抗彎韌性試驗研究[J]. 梁寧慧,鐘楊,劉新榮. 中南大學學報(自然科學版). 2017(10)
[6]基于試驗分析的聚丙烯纖維混凝土抗裂性研究[J]. 張磊,張永存,晁鵬超. 河南城建學院學報. 2017(03)
[7]聚丙烯纖維混凝土力學與抗?jié)B性試驗[J]. 吳建祥,高巖,韓春勇,關風林. 低溫建筑技術. 2016(10)
[8]噴射聚丙烯纖維混凝土滲透性試驗研究[J]. 董如夢. 四川建筑. 2016(04)
[9]聚丙烯纖維混凝土噴層支護研究與工程應用[J]. 姚韋靖,龐建勇,張金松. 煤炭技術. 2016(02)
[10]聚丙烯纖維對混凝土力學性能影響的研究[J]. 畢駿,張豫川,諶文武,劉偉,熊瀏陽. 硅酸鹽通報. 2015(06)
博士論文
[1]多尺度聚丙烯纖維混凝土力學性能試驗和拉壓損傷本構模型研究[D]. 梁寧慧.重慶大學 2014
[2]氯鹽環(huán)境下聚丙烯纖維混凝土耐久性能研究[D]. 王晨飛.西安建筑科技大學 2012
[3]鋼纖維噴射混凝土力學特性及其在隧道單層襯砌中的應用研究[D]. 祝云華.重慶大學 2009
碩士論文
[1]鋼纖維混凝土彎曲韌性及殘余抗折強度試驗研究[D]. 趙臻真.鄭州大學 2017
[2]柔性纖維混凝土阻裂機理及在連續(xù)剛構橋中的應用研究[D]. 張強強.重慶交通大學 2016
[3]聚丙烯粗纖維混凝土性能試驗研究[D]. 王寶.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[4]基于凍融損傷的纖維混凝土耐久性研究[D]. 包永剛.鄭州大學 2014
[5]聚丙烯纖維混凝土的力學性能試驗研究以及在邊坡工程中的應用[D]. 鄧美林.重慶大學 2013
[6]纖維對混凝土抗氯離子和抗碳化性能的試驗研究[D]. 王乾璽.寧夏大學 2013
[7]聚丙烯纖維對混凝土早期裂縫的影響研究[D]. 吳昊.北京建筑工程學院 2012
[8]纖維混凝土抗沖擊性能的試驗研究[D]. 陳相宇.大連理工大學 2010
[9]聚丙烯纖維高強混凝土的力學性能試驗研究[D]. 張偉.太原理工大學 2010
[10]聚丙烯纖維混凝土在舊橋加固中的應用研究[D]. 生墨海.長安大學 2010
本文編號：3547892
【文章來源】：西安理工大學陜西省
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
寧波市白溪水庫Fig.1-2BaixiReservoir,NingboCity
三組中 PPF 摻量的增加使混凝土收縮率逐漸減小。標準養(yǎng)護齡期 28 天之前，混凝土率變化較大，隨著齡期繼續(xù)增長，收縮率變化越來越小，逐漸趨于穩(wěn)定。通過比較四據(jù)，從第 3 天開始到 91 天，測量收縮值，發(fā)現(xiàn)與未摻量纖維相比，摻有纖維的混凝縮率減少范圍在 0.4%~67.5%之間�；炷恋氖湛s值很小，但抗拉強度很低，即使很小的收縮變形也會產(chǎn)生較大的拉應混凝土因抗拉強度不足而發(fā)生破壞，因此人們關注的并不是收縮本身，而是收縮引起裂。摻入 PPF 后，混凝土發(fā)生收縮時，纖維通過橋接作用抑制裂縫生成，從而提高拉強度和韌性。（3）PPF 對混凝土抗?jié)B性能影響滲透性是混凝土耐久性的關鍵，是碳化、氯離子和硫酸鹽侵蝕的條件�；炷羶炔看罅棵毠芗拔⒘鸭y，為混凝土滲水提供了通道。纖維通過抑制混凝土收縮裂縫和干縫，使混凝土的抗?jié)B性能顯著提高[60-62]。從圖 1-7 可見，混凝土的滲透性能、強度以凝土的開裂之間相互影響，決定著混凝土結構的耐久性和安全性�；炷翝B透性較大導致外界侵蝕性物質進入其內部引起破壞性反應，對混凝土強度不利；強度的降低又成混凝土的開裂，加大其滲透性，從而導致混凝土更大范圍的破壞[63]。
0 1 2 3 4 50纖維摻量 (kg/m3)圖 1-8 PPF 摻量對混凝土抗?jié)B性能的影響[64-69]Fig.1-8 Effect of Polypropylene Fiber Content on Concrete Impermeability[64-69].3 纖維混凝土的阻裂機理20 世紀 60 年代至 70 年代出現(xiàn)的基于混合率法則的復合材料理論和建立在斷裂力礎上的纖維間距理論被譽為最具有影響意義的纖維阻裂理論[70]。對素混凝土而言，裂縫擴展失穩(wěn)前，其裂縫前沿形成一個微裂縫區(qū)域，當應力達到值時，微裂區(qū)失穩(wěn)擴展。纖維的存在可以有效阻止或延緩裂縫的發(fā)展，如圖 1-9 所著加載的進行，三維亂向分布于混凝土基體中的纖維會對裂縫的發(fā)展起阻礙作用。聚纖維阻裂機理具體表現(xiàn)：當裂縫發(fā)展遇到纖維時，由于纖維的阻礙作用，裂縫被迫改展方向，或跨越纖維形成更細微的裂縫；纖維跨越裂縫傳遞荷載，均化混凝土內部應，削弱微裂縫尖端的應力集中，抑制裂縫擴展。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙摻偏高嶺土及聚丙烯纖維對混凝土性能的影響研究[J]. 陳建國,張世城,陳國慶,濮琦. 混凝土. 2018(08)
[2]基于SHPB試驗的多尺寸聚丙烯纖維混凝土動態(tài)力學性能研究[J]. 劉新榮,柯煒,梁寧慧,繆慶旭,楊鵬,郭哲奇. 材料導報. 2018(S1)
[3]聚丙烯纖維混凝土單軸受壓損傷機理研究[J]. 黃俊男,顏燕祥. 混凝土與水泥制品. 2018(02)
[4]聚丙烯纖維在混凝土工程中的應用[J]. 徐傅晶. 四川水泥. 2017(12)
[5]多尺寸聚丙烯纖維混凝土抗彎韌性試驗研究[J]. 梁寧慧,鐘楊,劉新榮. 中南大學學報(自然科學版). 2017(10)
[6]基于試驗分析的聚丙烯纖維混凝土抗裂性研究[J]. 張磊,張永存,晁鵬超. 河南城建學院學報. 2017(03)
[7]聚丙烯纖維混凝土力學與抗?jié)B性試驗[J]. 吳建祥,高巖,韓春勇,關風林. 低溫建筑技術. 2016(10)
[8]噴射聚丙烯纖維混凝土滲透性試驗研究[J]. 董如夢. 四川建筑. 2016(04)
[9]聚丙烯纖維混凝土噴層支護研究與工程應用[J]. 姚韋靖,龐建勇,張金松. 煤炭技術. 2016(02)
[10]聚丙烯纖維對混凝土力學性能影響的研究[J]. 畢駿,張豫川,諶文武,劉偉,熊瀏陽. 硅酸鹽通報. 2015(06)
博士論文
[1]多尺度聚丙烯纖維混凝土力學性能試驗和拉壓損傷本構模型研究[D]. 梁寧慧.重慶大學 2014
[2]氯鹽環(huán)境下聚丙烯纖維混凝土耐久性能研究[D]. 王晨飛.西安建筑科技大學 2012
[3]鋼纖維噴射混凝土力學特性及其在隧道單層襯砌中的應用研究[D]. 祝云華.重慶大學 2009
碩士論文
[1]鋼纖維混凝土彎曲韌性及殘余抗折強度試驗研究[D]. 趙臻真.鄭州大學 2017
[2]柔性纖維混凝土阻裂機理及在連續(xù)剛構橋中的應用研究[D]. 張強強.重慶交通大學 2016
[3]聚丙烯粗纖維混凝土性能試驗研究[D]. 王寶.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[4]基于凍融損傷的纖維混凝土耐久性研究[D]. 包永剛.鄭州大學 2014
[5]聚丙烯纖維混凝土的力學性能試驗研究以及在邊坡工程中的應用[D]. 鄧美林.重慶大學 2013
[6]纖維對混凝土抗氯離子和抗碳化性能的試驗研究[D]. 王乾璽.寧夏大學 2013
[7]聚丙烯纖維對混凝土早期裂縫的影響研究[D]. 吳昊.北京建筑工程學院 2012
[8]纖維混凝土抗沖擊性能的試驗研究[D]. 陳相宇.大連理工大學 2010
[9]聚丙烯纖維高強混凝土的力學性能試驗研究[D]. 張偉.太原理工大學 2010
[10]聚丙烯纖維混凝土在舊橋加固中的應用研究[D]. 生墨海.長安大學 2010
本文編號：3547892
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