钢纤维-水泥石界面特征及对混凝土断裂性能的影响

摘要

作为一种新型复合材料，目前钢纤维混凝土发展迅速并在工程领域有了一定运用。为深入扩展研究钢纤维混凝土的性能，使其在工程应用中发挥出更大的作用，本文采用添加硅灰和聚合物乳液的方式对钢纤维混凝土进行改性处理，以期改善钢纤维混凝土的力学性能。为此，在保证配合比不变的情况下，本论文测试了在不同硅灰和聚合物乳液掺量时钢纤维混凝土的工作性能、抗压强度、抗折强度等基本力学性能、并测试了不同试验条件下的钢纤维-水泥石界面粘结性能以及混凝土断裂性能、对界面粘结性能试验结果与断裂性能试验结果进行对比分析，得出钢纤维-水泥石界面特征对混凝土断裂性能的影响。具体研究内容如下:
　　①对试验所需原材料的性质进行检测，以使所用试验材料的参数指标都能符合规范要求。制备混凝土，测试新拌混凝土工作性，通过改变硅灰和聚合物乳液复掺到混凝土中的量，来测试其工作性，并加入减水剂进行调配，得到较好的工作性能;进行基本力学性能试验，通过试验确定硅灰和聚合物乳液对混凝土性能的影响。
　　②进行单根钢纤维拉拔试验对界面特征参数进行测试并计算，通过改变硅灰和聚合物乳液复掺到混凝土中的量，了解硅灰、聚合物对界面特征参数的影响，并解释其作用机理，确定两个外加变量的最优掺量;此外，对影响界面特征参数的因素如:钢纤维埋置角度，基体龄期等进行考虑，并进行相关试验进行探究。
　　③进行断裂性能试验，计算断裂特征参数，通过改变硅灰和聚合物乳液复掺到混凝土中的量，了解硅灰、聚合物对断裂特征参数的影响;同时对影响断裂特征参数的因素进行分析，例如:预留缝切割深度、基体强度、龄期等。
　　④钢纤维和混凝土基体的粘结性能决定了钢纤维和混凝土这个组合是否能发挥其最大作用;对界面粘结性能和断裂性能两个试验进行对比分析，通过增值倍数将它们相对应的特征参数联系起来，并对增值倍数进行图表处理分析，得出界面特征参数和混凝土断裂特征参数的相互作用关系。从而揭示界面特征参数对混凝土断裂性能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 复合材料理论

1．3 纤维间距理论

1．4 钢纤维混凝土界面粘结性能与断裂力学研究

1．4．1 钢纤维混凝土界面粘结性能试验方法与评价指标

1．4．2 钢纤维混凝土断裂力学研究

1．5 主要研究内容

第二章 试验原材料及配合比设计

2．1 试验用原材料

2．2 混凝土配合比设计

2．3 新拌混凝土工作性能

2．4 本章小节

第三章 钢纤维混凝土基本力学性能研究

3．1 试验方法及结果

3．1．1 试验方法

3．1．2 试验结果

3．2 结果分析

3．2．1 硅灰对混凝土抗压强度的影响

3．2．2 硅灰对混凝土抗折强度的影响

3．2．3 硅灰对混凝土劈裂抗拉强度的影响

3．2．4 聚合物对混凝土抗压强度的影响

3．2．5 聚合物对混凝土抗折强度的影响

3．2．6 聚合物对混凝土劈裂抗拉强度的影响

3．3 混凝土基本力学强度的预测模型

3．3．1 抗压强度

3．3．2 抗折强度

3．3．3 劈裂抗拉强度

3．4 本章小节

第四章 钢纤维-水泥石界面粘结性能的研究

4．1．1 试样成型

4．1．2 试验过程

4．2 试验结果与分析

4．2．1 硅灰和聚合物对界面粘结强度的影响

4．2．2 峰值荷载对应的位移—极限位移

4．2．3 钢纤维拉拔韧度

4．2．4 界面粘结强度和抗压强度的关系

4．3 钢纤维埋置角度对界面粘结强度的影响

4．3．1 试验方案

4．3．2 试验结果与分析

4．4 基体龄期对混凝土界面粘结强度的影响

4．4．1 试验方案

4．4．2 试验结果与分析

4．5 本章小节

第五章 硅灰和聚合物对混凝土断裂性能的影响

5．1 试验概况

5．1．2 断裂特征参数

5．2 硅灰和聚合物掺量对断裂特征参数的影响

5．2．1 试件的制作与养护

5．2．2 断裂特征参数

5．2．3 荷载—位移曲线图

5．2．4 硅灰和聚合物掺量对混凝土断裂韧度的影响

5．2．5 硅灰和聚合物对混凝土断裂能的影响

5．2．6 混凝土断裂参数预测模型

5．3 基体强度对混凝土断裂性能的影响

5．3．2 试验结果分析

5．4 钢纤维混凝土在不同龄期下的断裂性能

5．4．1 试验方案

5．4．2 不同龄期下混凝土的断裂性能

5．5 预留缝深度对混凝土断裂性能的影响

5．5．1 试验方案

5．5．2 试验结果分析

5．6 本章小节

第六章 钢纤维-水泥石界面特征及对混凝土断裂性能影响研究

6．1．1 掺加硅灰后界面粘结强度对断裂韧度的影响

6．1．2 掺加聚合物后界面粘结强度对断裂韧度的影响

6．2 钢纤维-水泥石界面拉拔韧度与混凝土断裂能的比较分析

6．2．1 掺加硅灰后拉拔韧度对断裂能的影响

6．2．2 掺加聚合物后拉拔韧度对断裂能的影响

6．3 钢纤维-水泥石界面特征对层布式钢纤维混凝土断裂性能的影响

6．3．1层布式钢纤维混凝土的断裂性能

6．3．2 界面粘结强度对层布式钢纤维混凝土断裂韧度的影响

6．3．3 钢纤维拉拔韧度对层布式钢纤维混凝土断裂能的影响

6．4 本章小节

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和参与的科研项目