高温下钢纤维陶瓷骨料混凝土劈拉强度试验研究
作者单位:西南科技大学
学位级别:硕士
导师姓名:陶俊林;汪顶攀
授予年度:2023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]
摘 要:发生建筑火灾时,混凝土结构会突然处于高温工作状态中,在高温环境下混凝土会出现不同程度的损伤劣化,使其承载能力逐渐降低,严重威胁人们的生命和财产安全,因此探究混凝土的高温性能具有重要意义。陶瓷是一种具有较好耐火性能的烧结成型材料,利用陶瓷颗粒制作再生陶瓷混凝土不仅能提高混凝土的耐高温性能,还能解决废弃陶瓷大量堆积的问题。为了进一步提高混凝土耐高温性能,本文采用耐高温的铝酸盐水泥来代替硅酸盐水泥,同时考虑到陶瓷颗粒脆性较大、抗拉强度低的特点,掺入体积分数为2%的微细型钢纤维来改善其性能,最终得到了耐火性较好的钢纤维陶瓷骨料混凝土。另外混凝土材料在静载和动载下的力学特性存在较大差异,动荷载对混凝土的危害更大,因此本文通过自制的保温装置,对普通混凝土和钢纤维陶瓷混凝土在不同温度下(20、170、220、270、320、500、750、1000℃)静、动态高温劈拉性能进行了研究,得到以下结论:(1)高温下钢纤维陶瓷混凝土的损伤小于普通混凝土;各温度下,钢纤维陶瓷混凝土的劈拉强度均大于普通混凝土,体现出更好的耐高温性。(2)在高温下,普通混凝土与钢纤维陶瓷混凝土试件的劈拉破坏模式不同。在静态时,普通混凝土破坏模式为脆性断裂,钢纤维陶瓷混凝土为裂而不开破坏模式;在动态时,普通混凝土试件为脆性断裂破坏模式,钢纤维陶瓷混凝土试件呈裂而不开破坏和断裂破坏两种破坏模式。(3)普通混凝土和钢纤维陶瓷混凝土均表现出加载率强化效应和温度软化效应。(4)普通混凝土骨料断裂率随着加载率的升高而升高,随着温度的升高而减小;钢纤维陶瓷混凝土在钢纤维的桥接作用下大大抑制混凝土骨料的断裂。(5)考虑温度和力加载率两种因素的影响,通过函数拟合,得出混凝土在不同力加载率与不同温度下的劈拉破坏准则。