持荷高温作用后玄武岩纤维混凝土力学性能研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100223硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：结构工程论文题目：持荷高温作用后玄武岩纤维混凝土力学性能研究英文题目：Studyonmechanicalpropertiesofbasaltfiberconcreteafterhightemperatureloads学生姓名：郝松导师姓名：赵燕茹教授二○一八年四月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要火灾时，混凝土构件不仅承受高温作用，所承受的荷载同样影响其高温后力学性能，因此，近年来，持荷高温后混凝土基本力学性

2、能衰减规律得到广泛关注，将具有良好耐高温性能的玄武岩纤维掺入混凝土中，可以减缓高温后混凝土内部损伤，改善其力学性能。本文对高温后玄武岩纤维混凝土表观形貌、质量损失、抗压强度、抗折强度等力学性能及应力-应变曲线关系进行研究，同时采用数字图像相关（DIC）技术分析受荷试件表面应变场变化规律，研究得出主要结论如下：（1）玄武岩纤维混凝土抗压强度、抗折强度均随温度升高而降低。温度不同，抗压强度衰减快慢不同，大体可分为两个阶段，200℃~400℃时，强度下降在15%以内，总体衰减较慢；400℃~800℃时，强度下降较快，800℃时，

3、强度降低70%左右。本试验条件下，温度在20℃~400℃之间时，纤维掺量为0.2%时，其抗压强度最大。（2）随着温度升高，玄武岩纤维混凝土峰值应力逐渐降低、峰值应变增大、弹性模量呈线性递减趋势，同一温度下，随着纤维掺量的增加，混凝土峰值应力增加、峰值应变减小，由此可知，纤维的掺入起到了约束混凝土变形、提高强度的作用。（3）根据试验数据拟合不同温度下玄武岩纤维混凝土轴心受压应力-应变关系曲线表达式，并且给出了不同温度下混凝土应力-应变关系曲线上升段方程，通过试验曲线与理论曲线对比分析，该模型可以有效描述不同温度下玄武岩纤维混

4、凝土峰值应力前受压过程。（4）通过对损伤演化曲线的分析可知，400℃以内，损伤演化曲线大致经历了平稳、过渡、快速增长阶段，随着温度升高，混凝土损伤曲线平稳阶段占损伤全过程的比例降低，而过渡阶段所占比例增加，纤维的掺入能够在混凝土损伤过渡时，延缓其损伤，改善混凝土脆性，使混凝土弯曲损伤时阶段化更加明显。纤维抑制效果主要体现在损伤过渡阶段；400℃以后，损伤阶段化特征不再明显，曲线近似线性增长趋势。（5）利用DIC对试件表面全场竖向应变采集，结合应变等效原理及损伤演化因子d，建立了不同温度梯度后不同纤维掺量下混凝土受弯损伤本构

5、模型及损伤演化方程，通过试验与理论曲线对比，认为该模型能够有效地描述高温后弯曲荷载作用下玄武岩纤维混凝土峰值应力前的破坏过程。关键词:玄武岩纤维混凝土；持荷高温；数字图像相关；应力-应变曲线；弯曲损伤I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractInthefire,theconcretewaseffectedbyhightemperature,anditsmechanicalpropertiesafterfirewasalsoinfluencedbytheload.Therefore,inrecentyears,theatt

6、enuationruleofthebasicmechanicalpropertiesconcreteafterbothhightemperatureandloadiswidelyattention.Thebasaltfiberwithgoodresistancetohightemperaturemixedintheconcretewillslowdownthedamageoftheconcreteafterhightemperature,andimproveitsmechanicalproperties.Inthispap

7、er,theapparentmorphology,massloss,compressivestrength,flexuralstrengthandthestress-straincurverelationshipofthebasaltfiberreinforcedconcreteafterhightemperaturearestudied.Atthesametime,thestrainchangeruleofthespecimensurfacewasanalyzedbyusingdigitalimagecorrelatio

8、n(DIC)technology.Themainconclusionsareasfollows：(1)Withtheincreaseoftemperaturethecompressivestrengthandfoldingstrengthofbasaltfiberconcretedecreased.Af