纤维混凝土配比研究

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1、纤维混凝土配比研究青岛理工大学工学硕士学位论文目录第1章绪论11.1课题的提出11.2纤维混凝土的发展11.3本课题的意义2第2章工程用水泥基复合材料42.1微观物理力学原理42.1.1应变硬化/应变软化42.1.2界面粘结52.1.3纤维特性72.1.4意义82.2高性能92.2.1强度和延性92.2.2收缩裂缝控制92.2.3抗破坏和疲劳破坏能力102.2.4耐久性112.3成本和环境评价132.3.1经济性评价132.3.2环保性评价142.4ECC的应用前景14第3章试验163.1试验材料16163.1.2硅灰163.1.3粉煤灰173.1.4砂子1

2、73.1.5配合比173.2试验过程183.3试验方法18・IV・青岛理工大学工学硕士学位论文3.3.1试验设备183.3.2直接拉彳申试验193.3.3楔型劈裂试验223.3.5四点弯曲试验22第4章试验结果234.1编号规则234.2试验结果234.3试验曲线23第5章试验结果分析与讨论365.1断裂能及应变硬化参数365.1.1基本原理365.1.2直拉试验375.1.3其它试验385.2试验方法可靠性38响395.4纤维掺量对断裂能影响41第6章数值模拟436.1相关背景理论436.1.1混凝土开裂模型436.1.2本课题所用模型6.2模型与参数46

3、6.2.1模型466.2.2参数476.3计算结果48第7章结论51参考文献致谢62・IV・青岛理工大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的提出自1824年英国人J.Aspdin发明波特兰水泥以来，随之诞生的混凝土已成为目前人类社会最主要的建筑材料之一。100多年来，混凝土的各项性能都有了很大的发展，但它的脆性，却几乎没有明显的改善。混凝土由于脆性而容易产生裂缝，影响其实用性能及耐久性，高强混凝土的发展，使脆性问题的解决变得更为迫切。当混凝土强度等级超过C45时，其抗拉强度与抗压强度之比仅为6%,延性明显下降[18],不仅限制了它在大跨受弯结构中的应用，并

4、且使其在远低于极限设计荷载的时候就已开裂，缩短了结构的使用寿命，高强材料的优越性得不到充分利用。复合化是材料发展的重要途径，复合化带來的超叠加效应，是材料获得优良性能的主要原因。由此，在“均匀配筋”思想的指导下，产生了纤维增强混凝土这一复合材料。乱向分布的纤维在复合材料中形成三维的空间支撑体系，优化了混凝土的内在品质，显著地改善了它的韧性、耐久性和抗冲击疲劳等性能。1.2纤维混凝土的发展纤维混凝土，也称纤维增强混凝土(FiberReinforcedConcrete,FRC),是指将连续的长纤维或非连续的短纤维均匀分散在混凝土基体中形成的纤维等。纤维混凝土的雏

5、形源口于古代民间用稻草或毛发等混合拌入泥浆屮制造的土胚。真正意义上的纤维混凝土发明是在20世纪40年代，到60年代开始实际工程应用。1966年美国混凝土协会成立了纤维混凝土委员会,国际标准化协会也增设了纤维增强水泥制品技术专业委员会。20世纪70年代，在钢纤维增强混凝土的基础上又研究开发了玻璃纤维增强混凝土、碳纤维增强混凝土等一系列新的纤维增强混凝土。而且，随着研究的深入，FRC在工程中的应用也越来越广泛。长期以来，FRC中纤维的掺量一般都不大(<2%),而纤维的掺入也主耍是用来改善收缩[19].提高断裂韧性和抗冲击能力、减小裂缝宽度[20,21]以及

6、辅助抗剪青岛理工大学工学硕士学位论文等[22,23,24]o直至90年代高性能纤维增强水泥基复合材料(HighPerformanceFiberReinforcedComposites,HPFRC)问世情况才有所改观。HPFRC用增大纤维掺量的方法赋予材料高延性，在单轴拉伸和弯曲时都表现出多裂缝开展特性和应变硬化性能[25],这使材料在结构多个方面的应用上都具有独特的优点，例如抵抗破坏、能量吸收和变形适应性等。延性纤维增强水泥基复合材料(DuctileFiberReinforcedCementitiousComposites,DFRCC)与HPFRC类似，但一

7、般认为它比HPFRC范围更广一些[26],同时包括了只在受弯时具有多裂缝发展特性的复合材料，各种复合材料的范围与关系详见图1.1,其中SIFCON为浆体浸渍钢纤维混凝土(Slurryinfiltratedconcrete)'而SIMCON为浆体浸渍钢纤维网混凝土(Slurryinfiltratedsteelfibermatconcrete)。DFRCCECC纤维砂浆纤维混凝土水泥基材料水泥砂浆混凝土图1.1水泥基复合材料家族纤维掺量的增大不仅使混合物拌和变得更为困难，同时也增加了工程的造价。自从1992年Li,V.C・[3]提出工程用水泥基复合材料(Engi

8、neeredCementitiousComposit