检索结果-南通市图书馆

作者：朴战东郑州大学

学位级别：硕士

随着建筑物火灾频发,高温作用后的混凝土性能受到不同程度的损伤,建筑物的安全性能受到威胁。已有研究表明,玄武岩纤维加入到混凝土中能够在常温下提高混凝土的力学性能和变性性能,增加混凝土延性,减少混凝土裂缝。为了探究玄武岩纤维... 详细信息

随着建筑物火灾频发,高温作用后的混凝土性能受到不同程度的损伤,建筑物的安全性能受到威胁。已有研究表明,玄武岩纤维加入到混凝土中能够在常温下提高混凝土的力学性能和变性性能,增加混凝土延性,减少混凝土裂缝。为了探究玄武岩纤维混凝土在高温下的工作性能,本文进行了高温后玄武岩纤维混凝土(BFRC)力学性能试验,主要研究了温度、纤维体积率、纤维长度、混凝土强度等级对玄武岩纤维混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压应力-应变曲线及烧失率的影响,得出主要结论如下:1.随着温度的升高,BFRC的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度先增加后减小,轴心抗压强度逐渐降低;峰值应力逐渐降低,峰值应变逐渐增加;烧失率逐渐增加。2.随着玄武岩纤维体积率的增加,BFRC的立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度均先升高后降低;峰值应力和峰值应变均是先升高后降低;烧失率先减少后增加。3.当BF长度为18mm时,BFRC立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度优于BF长度为6mm和30mm时的强度,BFRC的峰值应力和峰值应变高于BF长度为6mm和30mm时的峰值应力和峰值应变,BFRC烧失率低于BF长度为6mm和30mm时的烧失率。4.强度等级C60的BFRC高温后强度保留率高于C30的BFRC高温后强度保留率;600℃以前C60的BFRC烧失率低于C30的BFRC烧失率,600℃以后相反。

关键词：混凝土玄武岩纤维高温力学性能变形性能烧失率

BFRP筋增强混凝土偏心受压短柱力学性能研究

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BFRP筋增强混凝土偏心受压短柱力学性能研究

作者：董震郑州大学

学位级别：硕士

钢筋锈蚀是致使混凝土结构耐久性变差的主导因素,而采用纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastic,简称为FRP)筋代替钢筋是避免混凝土结构中钢筋锈蚀问题的有效方法,其中玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋轻质高强、绿色环保、耐久性好、生产成... 详细信息

钢筋锈蚀是致使混凝土结构耐久性变差的主导因素,而采用纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastic,简称为FRP)筋代替钢筋是避免混凝土结构中钢筋锈蚀问题的有效方法,其中玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋轻质高强、绿色环保、耐久性好、生产成本低,极具研究价值。目前,关于BFRP筋的拉伸性能研究、BFRP筋与混凝土间的粘结性能以及BFRP筋应用于受弯构件中的研究已经比较完善,但是针对BFRP筋受压性能方面的研究及其在压弯构件中应用的研究相对薄弱。鉴于此,为了促进这一新型复合材料在实际工程中的应用,充分发挥其优越的力学性能,本文进行了BFRP筋拉伸性能、压缩性能试验以及BFRP筋混凝土偏心受压柱力学性能试验,并在此基础上进行了BFRP筋混凝土柱设计计算方法的研究。论文的主要的研究内容与成果包括以下几部分:1、BFRP筋拉伸性能试验研究。研究直径变化对BFRP筋拉伸性能的影响,观察破坏形态,测得BFRP筋的抗拉强度、拉伸弹性模量以及拉伸应力-应变曲线。试验结果表明:BFRP筋拉伸破坏形态有两种,分别是“炸裂式”以及“不完全劈裂式”破坏;BFRP筋拉伸应力-应变曲线呈线性,BFRP筋破坏无征兆,是一种脆性材料;直径的变化对抗拉强度的影响没有明显的规律,BFRP筋的抗拉强度应该是多因素作用的结果;BFRP筋抗拉强度远高于钢筋,但是其拉伸弹性模量很低,实际应用中需考虑BFRP筋强度利用率、结构变形和裂缝问题。2、BFRP筋压缩性能试验研究。研究直径和长细比变化对BFRP筋抗压性能的影响,观察破坏形态,测得BFRP筋的抗压强度、抗压弹性模量以及压缩应力应变曲线。试验结果表明:BFRP筋共出现4种压缩破坏形态,即剪切破坏、劈裂破坏、压碎破坏和屈曲破坏;试验的BFRP筋极限抗压强度约为极限抗拉强度的55%左右;试验测得的BFRP筋压缩弹性模量在44.51.8 MPa之间,同BFRP筋的拉伸弹性模量(45.079.34MPa)接近;BFRP筋的抗压强度和极限压应变随着长细比的增大呈现降低趋势,但长细比对弹性模量并无影响;长细比一定时,BFRP筋抗压强度随着直径的增大而逐渐减小,极限压应变也随直径增大而减小;不同长细比下BFRP筋压缩弹性模量随直径的变化没有明显的规律可循。3、BFRP筋混凝土柱偏心受压试验研究。试验通过7根BFRP筋混凝土偏心受压柱力学性能试验,分析破坏形态,测量柱中截面的应变分布、柱中侧向挠度、BFRP纵筋及混凝土的应变,研究混凝土强度、纵筋配筋率、偏心距对BFRP筋混凝土偏心受压柱的开裂荷载、极限荷载、侧向变形、裂缝宽度等的影响。试验结果表明:BFRP筋混凝土偏压柱的破坏特征均为混凝土压碎破坏;正截面应变满足平截面假定;构件的极限承载力随着偏心距的增大而减小,随着单侧配筋率的增大而有所增大;混凝土强度的提高可以显著提高构件的极限承载力。当荷载一定时,偏心距越大,构件的侧向变形越大;配筋率越小,构件的侧向变形越大;混凝土强度越大,构件的侧向变形越小;偏心距、配筋率以及混凝土强度同样对混凝土应变以及BFRP纵筋强度利用率有着显著影响。4、结合钢筋混凝土偏心受压柱承载力的理论计算方法与已有的研究成果,基于平衡方程以及平截面假定中的变形协调,结合已有的研究,提出了BFRP筋混凝土偏心受压短柱的承载力计算方法,在计算中考虑了受压侧BFRP筋的抗压作用,理论公式的计算结果同试验结果相比误差较小。

关键词： BFRP筋拉伸性能压缩性能偏心受压柱承载力计算方法

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纤维增强聚合物筋耐久性试验研究

纤维增强聚合物筋耐久性试验研究

作者：于爱民郑州大学

学位级别：硕士

纤维增强聚合物筋（Fiber Reinforced Polymer Rebar,简称FRP筋）是解决钢筋锈蚀问题的新途径之一,它是一种具有轻质、高强、耐腐蚀等特点的新型复合材料。目前国内外学者已对FRP筋的耐久性进行了一部分研究工作。但大多数研究的是玻璃... 详细信息

纤维增强聚合物筋（Fiber Reinforced Polymer Rebar,简称FRP筋）是解决钢筋锈蚀问题的新途径之一,它是一种具有轻质、高强、耐腐蚀等特点的新型复合材料。目前国内外学者已对FRP筋的耐久性进行了一部分研究工作。但大多数研究的是玻璃纤维增强聚合物筋（Glass Fiber Reinforced Polymer Rebar,简称GFRP筋）的耐久性,对玄武岩纤维增强聚合物筋（Basalt Fiber Reinforced Polymer Rebar,简称BFRP筋）耐久性的研究较少。同时,在长期自然环境中FRP材料的耐久性研究的也非常有限。鉴于上述,本文通过人工快速老化和自然老化试验,对GFRP筋和BFRP筋的耐久性进行了较为系统的研究,主要包括以下几方面的研究工作： 1、对试验室环境下的FRP筋进行拉伸性能和剪切性能研究,测定了FRP筋的破坏形式、拉伸强度、弹性模量、极限应变及剪切强度。结果表明：实际直径与名义直径及其对应的实际拉伸强度和名义拉伸强度相差较大,在研究FRP筋的耐久性时,采用的是实际直径对应下的拉伸强度即实际拉伸强度;FRP筋在拉伸过程中的破坏形式与直径有关,即直径越大,其破坏形式越接近炸散式;FRP筋的拉伸或剪切强度也与直径有关,即直径越大,拉伸或剪切强度越小;试验过程中测出的FRP筋的弹性模量与厂商提供的值（35GPa—41GPa）是一致的;FRP筋的极限应变几乎不受直径的影响,但其受强度的影响较大。 2、研究了加速老化环境（酸、水、碱、盐溶液）对FRP筋耐久性的影响。结果表明：FRP筋的强度与时间成反比,时间越长强度降低的程度越大：同种直径的FRP筋,BFRP筋的拉伸强度在酸环境强度下降较大,GFRP筋的拉伸强度在水环境中强度下降较小,FRP剪切强度的下降规律大体与其拉伸强度一致;GFRP筋在酸环境中的弹性模量,随直径的增加而增加,而BFRP筋却与之相反。 3、研究了自然老化环境对FRP筋耐久性的影响。结果表明：随着时间的增长,FRP筋的拉伸强度和极限应变大体呈现出降低的趋势,而弹性模量的变化则与之相反;FRP筋的剪切强度也呈现出降低的趋势,并且降低的程度与强度有关,即强度越大,降低的程度越小。 4、根据对现有FRP筋耐久性能评价模型的研究成果的对比分析,结合本试验研究成果,对一种较为合理的FRP筋耐久性评价模型进行了改进,用于评价组成更为复杂的FRP筋的耐久性。

关键词：纤维增强聚合物筋(FRP筋) 拉伸性能剪切性能侵蚀环境耐久性

混杂纤维（束）高强混凝土力学性能与耐久性研究

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混杂纤维（束）高强混凝土力学性能与耐久性研究

作者：马娇郑州大学

学位级别：硕士

高强混凝土结构节能、省材,但存在抗拉强度低,脆性大,易开裂等问题。当高强混凝土结构在恶劣环境下长期服役时,裂缝的存在使有害物质有机会进入混凝土内部导致其耐久性降低而过早地发生破坏。将具有优良阻裂、增强增韧作用的纤维均匀地... 详细信息

高强混凝土结构节能、省材,但存在抗拉强度低,脆性大,易开裂等问题。当高强混凝土结构在恶劣环境下长期服役时,裂缝的存在使有害物质有机会进入混凝土内部导致其耐久性降低而过早地发生破坏。将具有优良阻裂、增强增韧作用的纤维均匀地加入混凝土中,可弥补混凝土性能不足。短切玄武岩纤维(CBF)具有优越性能、绿色环保,关于其增强混凝土性能的研究已相对成熟,其掺量过多时容易结团影响增强增韧效果。玄武岩纤维束(BMF)通过加捻工艺制备而成,不仅保留了短切玄武岩纤维的优异特性,还具有更好的分散性。本文考虑将BMF作为增强材料,研究其掺量和长度对高强混凝土性能的影响;并将BMF和CBF混杂掺入高强混凝土,研究二者混掺比例和掺量对混凝土性能影响。硫酸钙晶须(CSW)是一种亚纳米粒径无机盐晶须,由工业副产品石膏经过特殊工艺形成,绿色环保成本低。针对混凝土多尺度破坏过程,考虑在得到优势混掺比例BMF和CBF的基础上继续加入CSW,研究硫酸钙晶须掺量变化对高强混凝土力学性能以及耐久性的影响。本文主要结论如下:(1)混杂纤维(束)高强混凝土基本力学性能试验。单掺玄武岩纤维束时对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大提高率分别为6.1%、23.4%、20.7%;双掺玄武岩纤维束和短切玄武岩纤维时,相应最大提高率分别为13.5%、37.0%、24.1%;三掺玄武岩纤维束、短切玄武岩纤维和硫酸钙晶须时,相应最大提高率分别为9.2%、45.4%、29.8%。(2)混杂纤维(束)高强混凝土抗氯离子渗透性能试验。采用非稳态氯离子迁移系数法(又称RCM法)测定混杂纤维(束)高强凝土的氯离子扩散系数(DRCM)。结果表明:单掺玄武岩纤维束时降低了高强混凝土抗氯离子渗透性能,DRCM随着纤维掺量和长度的增大而增大,最大分别提高了 17.1%和9.8%;适量混掺BMF和CBF可以提高高强混凝土的抗氯离子渗透性能,最大提高率为6.7%;三掺时,高强混凝土抗氯离子渗透性能都获得提高,最大提高率为9.1%。(3)混杂纤维(束)高强混凝土抗冻性能试验。通过评价不同类别高强混凝土冻融循环后表观损伤形态、质量损失率、相对动弹性模量以及抗压强度损失率研究其抗冻性能。结果表明:纤维很大程度减轻了冻融对高强混凝土外观损伤;不同类别高强混凝土冻融质量损失率均为负值,这是因为冻融对高强混凝土外观剥蚀程度较轻,混凝土吸水质量始终大于表面浆体剥脱的质量;从相对动弹性模量和抗压强度损失率来看素高强混凝土抗冻性能最差,其在冻融150次后抗压强度损失率为30.9%,三掺时的高强混凝土抗冻性能最好,其中CSW3CBF0.15BMF0.3试件在冻融150次后的强度损失率仅2.5%。最后建立了混杂纤维(束)高强混凝土冻融后损伤模型,并结合模型与现场气温,在等效损伤定义上预测混凝土在自然冻融环境中的使用年限。(4)结合压汞试验(MIP)和电镜扫描试验(SEM),分析不同类别高强混凝土微观结构,揭示纤维增强机理。结果表明:单掺和双掺纤维时增大了高强混凝土的孔隙率、总孔体积和总孔面积,但降低了最可几孔径和平均孔径,说明纤维的加入细化了孔结构。三掺BMF、CBF和CSW时,降低了孔隙率、最可几孔径、总孔体积、总孔面积和平均孔径等孔结构特征参数,细化了孔结构;短切玄武岩纤维增强机理为纤维拉断破坏;玄武岩纤维束是胶结成一束作为一个受力单元;与单掺玄武岩纤维束相比,双掺时水泥浆体增大了对玄武岩纤维束的包裹率;三掺时,硫酸钙晶须填充了纤维与基体间的孔隙,强化了纤维与基体间的联系。(5)在本文研究范围内,综合考虑抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗氯离子渗透性能以及抗冻性能,当单掺玄武岩纤维束时,最优掺量为0.3%,最优长度为30mm;双掺玄武岩纤维和玄武岩纤维束时,最优总体积掺量为0.45%,按1:2比例混掺;三掺时,玄武岩纤维束掺量为0.3%、短切玄武岩纤维掺量为0.15%、硫酸钙晶须掺量为水泥质量的2%时总体效果最好。研究表明,通过加捻以及不同尺寸BF混掺的方式可以提高玄武岩纤维在混凝土中的掺量,发挥其增强作用,改善高强混凝土的耐久性,再适量掺入亚纳米级的CSW之后混掺效果更佳,这得益于硫酸钙晶须的填充作用以及参与水化反应生成钙矾石。

关键词：玄武岩纤维束短切玄武岩纤维硫酸钙晶须混杂纤维力学性能抗氯离子渗透性能冻融循环

玄武岩纤维束混凝土力学性能试验研究与数值模拟

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玄武岩纤维束混凝土力学性能试验研究与数值模拟

作者：刘路路郑州大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,桥梁承担的交通运输量越来越大,同时衍生出一些问题,如混凝土开裂、伸缩缝损坏、路面渗水、桥面出现严重损坏等。长大桥梁桥面混凝土层在超载及动荷载作用下容易导致桥梁关键部位产生裂缝,在非正常状态下工作,... 详细信息

随着我国经济的高速发展,桥梁承担的交通运输量越来越大,同时衍生出一些问题,如混凝土开裂、伸缩缝损坏、路面渗水、桥面出现严重损坏等。长大桥梁桥面混凝土层在超载及动荷载作用下容易导致桥梁关键部位产生裂缝,在非正常状态下工作,日积月累耐久性变差,疲劳损伤不可避免。研究表明:在混凝土中加入纤维可以提升混凝土的抗裂韧性以及耐久性,增大结构的使用寿命。近几年兴起的玄武岩纤维（BF）是一种力学性能高、绿色环保的材料,由它制备的玄武岩纤维混凝土（BFRC）具有较高的应用价值。但是,短切玄武岩纤维对混凝土流动性的影响较大,在搅拌时易发生结团现象,给施工带来不便。本文通过改进玄武岩纤维制备工艺,制备出一种加捻玄武岩纤维束,并将其用于增强混凝土材料;通过试验和模拟两种途径,对短切玄武岩纤维与玄武岩纤维束混凝土性能进行对比研究。首先,进行了不同体积掺量的5组短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验。试验结果表明:随着纤维掺量的增大,拌合物流动性逐渐降低;纤维的掺入降低了混凝土的抗压强度,28 d劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提升了4.22%、3.6%;其次,进行了不同体积掺量、不同直径的6组玄武岩纤维束混凝土力学性能试验,并将同体积掺量（0.2%）的短切玄武岩纤维与玄武岩纤维束混凝土进行对比。研究表明:掺入玄武岩纤维束可以显著增强混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度,相同掺量下（0.2%）玄武岩纤维束增强混凝土力学性能的效果更好;同时通过拌合物流动性对比,发现玄武岩纤维束较短切玄武岩纤维对混凝土流动度的影响更小。然后,进行了不同体积掺量、不同直径的6组玄武岩纤维束混凝土断裂性能试验。研究发现:玄武岩纤维束可以显著提高混凝土的断裂性能。随着纤维掺量的增大,峰值荷载、起裂韧度、失稳韧度逐渐提升;0.2 mm、0.5 mm、0.8 mm三种纤维束直径中,0.2 mm直径的纤维束对混凝土断裂性能的提升效果最好;最后,以0%、0.2%掺量的玄武岩纤维束混凝土抗折试验的数据为基础,利用ABAQUS有限元软件进行了玄武岩纤维束混凝土抗折试验的数值模拟,并将模拟结果与试验对比,验证了数值模拟的有效性和准确性;通过模拟玄武岩纤维束混凝土单轴压缩试验,研究玄武岩纤维束掺量、长度、直径对混凝土抗压强度的影响。结果发现:随着掺量的增大抗压韧性逐渐提升;长度的变化对抗压强度无明显影响;当掺量一定时,适当增大纤维长径比可以提高混凝土的抗压强度。

关键词：短切玄武岩纤维玄武岩纤维束力学性能断裂性能数值模拟

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纤维高强混凝土耐久性试验研究

纤维高强混凝土耐久性试验研究

作者：胡婧郑州大学

学位级别：硕士

随着我国基建产业的蓬勃发展,高强混凝土因其抗压强度高、变形小等优异性能在大型特殊重要工程中有了更多的应用,但其也存在韧性差和易开裂的缺点,有害物质从裂缝侵入混凝土内部,使混凝土材料在实际特殊恶劣环境下达不到相匹配的高耐久... 详细信息

随着我国基建产业的蓬勃发展,高强混凝土因其抗压强度高、变形小等优异性能在大型特殊重要工程中有了更多的应用,但其也存在韧性差和易开裂的缺点,有害物质从裂缝侵入混凝土内部,使混凝土材料在实际特殊恶劣环境下达不到相匹配的高耐久性,导致结构工程过早出现老化病害等耐久性不足问题,缩短了结构在特定环境下的使用寿命。在混凝土中加入纤维有助于克服高强混凝土的先天缺陷,近几年新型的玄武岩纤维和纤维素纤维是生产成本低、绿色环保的材料,对推广高强混凝土的工程应用有很大的积极作用,由它们制备的纤维高强混凝土在资源环境问题突出的当下有极高的研究价值。目前,对纤维高强混凝土的力学性能方面已开展不少研究,但在耐久性方面还存在不足,而耐久性作为衡量结构性能的重要指标之一,直接关系到结构的使用可靠性,工程结构具有良好的耐久性,可避免不必要的经济损失和安全事故。因此,本文针对玄武岩纤维和纤维素纤维开展了纤维高强混凝土立方体抗压、劈裂抗拉、抗氯离子渗透和抗冻性能试验研究,目的在于为纤维高强混凝土这一新型绿色材料的推广提供理论基础,充分发挥其优越的性能。主要研究内容如下:(1)纤维高强混凝土力学性能试验。研究玄武岩纤维体积率和纤维长度及纤维素纤维体积率对C60高强混凝土抗压强度、劈拉强度的影响。试验结果表明:两种纤维均对抗压强度影响效果不大,对劈拉强度的改善效果明显,玄武岩纤维对高强混凝土抗拉强度和韧性的提高优于纤维素纤维;本文试验中,玄武岩纤维最优体积率为0.20%,纤维素纤维最优体积率为0.15%;对于玄武岩纤维,长度18mm的对劈拉强度和韧性的提高效果要好于6mm和30mm。(2)纤维高强混凝土的抗氯离子渗透性试验。研究玄武岩纤维体积率和纤维长度及纤维素纤维体积率对C60高强混凝土氯离子迁移扩散系数(D)的影响。试验结果表明:随着玄武岩纤维体积率、纤维长度增大,混凝土的D明显增大;随着纤维素纤维体积率增加,混凝土的D先降低后升高,本文中最佳体积率为0.10%左右;玄武岩纤维降低了高强混凝土抗氯离子渗透性能,适量的纤维素纤维可提高抗氯离子渗透性能,过量则会产生负面效应。(3)纤维高强混凝土的抗冻性试验。分析评价不同纤维体积率和长度的玄武岩纤维高强混凝土(简称BHSC)及不同纤维体积率的纤维素纤维高强混凝土的抗冻性。试验结果表明:纤维可改善高强混凝土的外观剥落损伤程度;6mm和30mm长度的玄武岩纤维对C60高强混凝土抗冻性能改善作用有限;C60高强混凝土的抗冻性均随玄武岩纤维和纤维素纤维的体积率增长而提高,在体积率0.10%.20%内,玄武岩纤维的改善程度远高于纤维素纤维;建立了混凝土冻融后损伤模型,给出了C60纤维高强混凝土冻融后损伤度与循环次数的关系式。

关键词：玄武岩纤维纤维素纤维纤维高强混凝土力学性能耐久性

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硫酸钙晶须-玄武岩纤维混凝土性能试验研究

硫酸钙晶须-玄武岩纤维混凝土性能试验研究

作者：张文彬郑州大学

学位级别：硕士

随着我国社会主义现代化步伐的加快,为了满足人们对美好生活的需要,土木建筑材料也不断朝着新型化、多样化、复合化以及绿色化发展。新型建筑材料的出现既证明了内在的优越性,又是解决现有材料缺陷的重要途径,是实现材料高性能的主要途... 详细信息

随着我国社会主义现代化步伐的加快,为了满足人们对美好生活的需要,土木建筑材料也不断朝着新型化、多样化、复合化以及绿色化发展。新型建筑材料的出现既证明了内在的优越性,又是解决现有材料缺陷的重要途径,是实现材料高性能的主要途径之一。玄武岩纤维和硫酸钙晶须作为两种性能优异的绿色无机纤维,二者与混凝土在宏观微观层面的有机结合,使得混凝土的强度和耐久性成为新的研究课题,同时本文也为晶须类增强材料在水泥基材料中的研究和应用奠定了基础。本文主要以不同掺量的玄武岩纤维和硫酸钙晶须为变量,以宏、微观纤维材料复合优化为依托,通过试验探究不同玄武岩纤维和硫酸钙晶须掺量对新拌混凝土坍落度的影响、硫酸钙晶须对水泥凝结时间的影响;对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度三个力学指标和不同力学指标下试件的破坏形态进行分析;对混凝土抗氯离子渗透性能进行试验研究;对混凝土力学性能进行综合分析和微观层次上进行分析,阐述玄武岩纤维和硫酸钙晶须复合化的作用机理。研究结果表明:（1）玄武岩纤维和硫酸钙晶须的加入,会导致新拌混凝土的粘聚性增加,混凝土的坍落度逐渐降低。在硫酸钙晶须0%～4%试验研究范围内,随着晶须掺量的增加,水泥净浆的稠度不断增加,晶须水泥凝结时间的影响表现为先缩短后有所延长的变化趋势。（2）单掺玄武岩纤维体积掺量为0.2%时可以提高普通混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度,但提高效果均不明显。单掺硫酸钙晶须可以提高普通混凝土抗压强度和抗折强度,最佳提升幅度分别为16.6%和9.8%,但对混凝土劈裂抗拉强度影响不大。复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须较单掺纤维或晶须可以优化普通混凝土的综合力学性能。（3）玄武岩纤维对混凝土的抗氯离子渗透性能影响规律不明显,单掺硫酸钙晶须能够明显提高普通混凝土抗氯离子渗透性能,硫酸钙晶须最优掺量为2%,氯离子扩散系数较普通混凝土提高36.8%。适量复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须能够提高混凝土抗氯离子渗透性能。最大提高率为33.7%,贡献主要来自硫酸钙晶须。（4）单掺硫酸钙晶须降低了普通混凝土的折压比和拉压比,增大了混凝土的脆性,玄武岩纤维在混凝土中的杂乱分布在一定程度上能够降低了混凝土的脆性。宏、微观纤维的掺加对于改善混凝土整体力学性能的起到了良好的增强效果。微观形貌试验结果表明,玄武岩纤维能够交错分布在基体表面和内部,填充了内部的孔洞以及桥接在裂缝区域。当玄武岩纤维掺量较高时,玄武岩纤维的不均匀分散也会降低混凝土宏观力学性能和耐久性能。硫酸钙晶须能够强化骨料与硬化浆体的联系,使混凝土成为致密的连续体。

关键词：玄武岩纤维硫酸钙晶须混凝土力学性能抗氯离子渗透性能微观分析

高温后FRP筋拉伸性能及其与混凝土粘结性能试验研究

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高温后FRP筋拉伸性能及其与混凝土粘结性能试验研究

作者：王英来郑州大学

学位级别：硕士

纤维增强聚合物(FRP)筋具有重量轻、抗拉强度高、耐腐蚀性能好等诸多优点,可作为钢筋的替代或补充材料用于增强混凝土结构,因此在土木工程领域受到广泛研究和实际应用。但由于FRP筋热稳定性差,在一定程度上限制了FRP筋的推广应用。与钢... 详细信息

纤维增强聚合物(FRP)筋具有重量轻、抗拉强度高、耐腐蚀性能好等诸多优点,可作为钢筋的替代或补充材料用于增强混凝土结构,因此在土木工程领域受到广泛研究和实际应用。但由于FRP筋热稳定性差,在一定程度上限制了FRP筋的推广应用。与钢筋混凝土结构相似,FRP筋与混凝土的粘结性能是二者协同工作的基础。但由于高温后FRP筋会发生玻化、热分解,FRP筋与混凝土的粘结性能会发生显著变化。因此,研究高温后FRP筋力学性能及其与混凝土粘结性能对于FRP筋混凝土结构防火、抗火至关重要。本文通过拉伸试验、拉拔试验,着重研究了高温后FRP筋的纵向拉伸性能以及高温后FRP筋与混凝土之间的粘结性能。主要包括以下几方面工作： 1.通过拉伸试验对高温作用前后BFRP筋和GFRP筋的纵向拉伸性能进行试验研究。试验参数包括温度、FRP筋直径、FRP筋种类和恒温时间。结果表明,随着温度的升高,FRP筋的抗拉强度逐渐下降。在试验温度范围内,高温作用对FRP筋的拉伸弹性模量影响较小。随着直径的增大,BFRP筋的抗拉强度呈增大趋势,但增大幅度较小。BFRP筋直径越小,高温后BFRP筋抗拉强度降低程度越大;不同温度作用后,FRP筋直径对弹性模量的影响没有明显规律。BFRP筋的耐高温性能优于GFRP筋。在270℃高温作用下,随着恒温时间的增加,FRP筋的抗拉强度逐渐下降,在0.5h内下降较大,之后下降变缓。 2.通过拉拔试验对高温作用前后BFRP筋和GFRP筋与混凝土之间的粘结性能进行试验研究。试验参数包括温度、粘结长度、FRP筋直径、混凝土强度等级、混凝土保护层厚度及混凝土表面涂刷防火涂料。结果表明,FRP筋与混凝土的粘结强度随着温度的升高而降低,GFRP筋较BFRP筋与混凝土的粘结强度受温度影响更大。FRP筋与混凝土的粘结强度随着粘结长度和FRP筋直径的增大而减小,随着混凝土保护层厚度和混凝土强度的增大而增大。在不同高温作用后,BFRP筋与混凝土的粘结强度高于GFRP筋与混凝土的粘结强度;涂防火涂料对FRP筋与混凝土粘结强度的影响无明显规律。在没有合适的防护措施下,当工作温度高于300℃时,BFRP筋和GFRP筋均不适宜用作混凝土增强材料。 3.建议了高温后FRP筋抗拉强度折减系数;基于试验结果及国内外现有研究成果,提出了常温下和高温后FRP筋与混凝土之间粘结强度计算公式,提出了常温下和高温后FRP筋在混凝土中的锚固长度计算公式。 4.总结了国内外现有FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型,同时利用现有BPE模型和CMR模型对试验得到的粘结-滑移曲线上升段进行拟合,试验曲线与模型曲线吻合良好;利用ANSYS有限元软件对FRP筋与混凝土之间的粘结滑移进行模拟,能较为准确地模拟粘结滑移的真实受力过程。

关键词：高温 FRP筋纵向拉伸性能粘结性能锚固长度粘结-滑移本构关系曲线