短切玄武岩纤维增强混凝土力学性能及工程应用研究

作     者：王艳苓 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金生吉;于贺

授予年度：2016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：玄武岩纤维混凝土 力学性能 体积掺量 试验研究 数值模拟 

摘      要：玄武岩纤维是一种新型的复合增强材料,其优异的材料特性可以改善混凝土自身性能的缺陷,提高混凝土各项性能指标,成为工程领域不断研究的热点。针对玄武岩纤维优良性能,对玄武岩纤维混凝土(BFRC)的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度等力学性能在不同的纤维体积掺量下进行了试验研究。其中,对轴心抗拉强度试验设计出一种新型的拉伸方法,抗折强度试验采用三种方法(A-全掺式、B-半掺式、C-层布式)进行,并结合混凝土路面要求和三种试验方法,应用有限元软件对设计出的三种BFRC路面进行数值模拟,分析其在工程上的应用。具体研究内容如下:1.对不同纤维体积掺量(0.00%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%)的BFRC试件进行制备,并对其进行力学性能试验研究,确定纤维掺量变化对各类强度的影响。研究表明:随着纤维体积掺量增加,BFRC各项力学指标均得到提高。其中,对BFRC抗拉强度和抗折强度提高效果显著。2.在不同的CBF体积掺量下,对三种BFRC进行抗折强度和韧性分析。结果表明:在试验掺量范围内,三种方法制备的BFRC的抗折强度和韧性相比素混凝土都有所提高。三种方法中,半掺式和层布式方法制备的纤维混凝土对抗折强度和韧度的提高要优于全掺式方法制备的纤维混凝土。3.对BFRC劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度的拉压比进行分析,并比较两者的关系,结果表明:两者拉压比均随纤维掺量增加而增大,且两者强度具有良好的线性关系。4.结合混凝土路面要求和三种抗折强度试验方法,采用有限元软件对车载作用下的三种BFRC路面进行数值模拟,分析BFRC路面在车载作用下应力及位移等变化,为工程应用提供理论依据。综上所述,本文通过试验和数值模拟的方法对玄武岩纤维混凝土的力学性能开展研究,并取得了有益的成果,可为该新型建筑复合材料的工程应用提供有益的参考和借鉴。