纤维混凝土力学性能及耐久性能试验研究

作     者：杨雯雯 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王彦明

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：纤维混凝土 力学性能 耐久性 增韧机理 耗能模型 

摘      要：本文研究内容是日照港务局科技计划课题《码头面层纤维混凝土抗裂技术与应用技术》中的一部分。论文采用理论分析和试验研究相结合的方法,基于现有纤维混凝土的研究成果,在C20、C30、C40素混凝土中分别添加柔性纤维、刚性纤维配制纤维混凝土,柔性纤维采用美国杜拉纤维(杜拉纤维是经过改性处理的束状聚丙烯单丝纤维)、国产尼龙纤维,刚性纤维采用国产钢纤维。对混凝土拌和物工作性以及标准养护28天后的力学性能与耐久性进行室内试验,再在理论分析的基础上,结合试验分析了纤维对混凝土的增强增韧作用,并提出两种耗能过程与两种耗能模型,对钢纤维混凝土、杜拉(聚丙烯)纤维混凝土、尼龙纤维混凝土、素混凝土这四种材料的基本力学性能、抗弯冲击性、抗弯疲劳性、抗渗性、抗冻性以及增强增韧机理进行了对比研究。 试验结果表明：纤维混凝土的性能整体优于素混凝土。纤维的掺入可以提高混凝上的基本力学性能和抗冲击抗疲劳性能,特别是刚性纤维对混凝土力学性能的提高效果明显。纤维能够改善混凝土的微结构,提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能,其中柔性纤维对混凝土的耐久性能提高效果更明显。 为了将试验结果深化到规律性认识,便于纤维混凝土的进一步推广与应用,本文结合试验现象与结果,从内在机理角度解释纤维对混凝土的增强增韧效果,发现纤维混凝土基体耗能要比素混凝土大得多。素混凝土构件主要是通过基体开裂来耗能的。而纤维混凝土可以通过两种做功过程来耗能：一种是纤维拔出功;一种是纤维断裂功。纤维拔出消耗的能量比断裂消耗的能量大。并提出分别针对柔性纤维和刚性纤维的两种耗能模型,发现柔性纤维在混凝土断裂破坏过程中所耗能量不仅取决于界面性质,而且可能在更大程度上取决于纤维本身的物理性能。而刚性纤维由基体中拔出所耗能量主要取决于刚性纤维与基体间的粘结性能。