超高性能混凝土弯拉基本性能研究

摘要

超高性能混凝土(Ultra–High Performance Concrete)是一种具有超高强度、超高耐久性和低收缩徐变性能等优点的水泥基复合材料，相比于普通混凝土，其强度更高，韧性更好，耐久性更加优异。UHPC因其优越的材料性能，引起国内外众多学者的研究与推广，并在实际工程中得到了较多应用，取得了良好的效果。
　　UHPC材料的拉伸性能是其关键的基本性能之一，是描述 UHPC抗裂性能的基本指标，也与 UHPC抗剪性能、抗冲击性能等密切相关，因此研究 UHPC材料的基本拉伸性能有着重要的实际意义。本文以纤维类型及纤维含量作为试验变量，分别对不带刻槽试件进行四点弯曲试验，对带刻槽试件进行三点弯曲试验，并基于获得的荷载挠度曲线和荷载裂缝宽度曲线，采用倒推分析方法，得出材料的应力应变曲线及应力裂缝宽度曲线，并对比纤维含量及纤维类型对UHPC材料基本性能的影响，得出结论如下：
　　（1）UHPC立方体抗压强度受纤维类型及掺量影响明显，当纤维掺量从2％增加到3.5%时，抗压强度也随之增长，且端勾型纤维对抗压强度的提高最有效，长直型纤维最差。但纤维类型及掺量对UHPC材料的弹性模量的影响并不显著。
　　（2）基于两种弯曲试验的荷载挠度曲线，UHPC材料在不同纤维掺量及类型下均表现出挠曲硬化的特征，纤维掺量及类型对线弹性极限强度的影响程度较低，但对弯拉极限强度影响较大，相同纤维类型下，其随纤维含量的增长而增大；相同纤维含量下，混合型纤维具有较高的弯拉极限强度，长直型纤维最低。
　　（3）根据倒推分析方法得到的 UHPC应力应变关系曲线，UHPC材料均表现出了明显低应变硬化特征，且不同纤维类及掺量对UHPC应力应变曲线的应变硬化平台段的应力大小对此更是显著，其随纤维含量提高而变大，在3.5%纤维含量下效果最好。混合型纤维由于其自身的纤维级配效应对UHPC材料的应变硬化有更好的增强效果。
　　（4）由应力裂缝宽度曲线可以得出，当裂缝宽度较小时，曲线表现出较明显的应力平台段，其长度随纤维增量的提升而变长。曲线在裂缝宽度为2.5mm左右出现反弯点。当裂缝宽度为5mm左右，试件应力水平接近于0。
　　（5）综合对比三点弯曲试验与四点弯曲试验结果，发现两种弯曲试验结果以及变化规律基本一致，因此本文所用试验方法具有较好的可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 本文研究背景

1.2 超高性能混凝土研究与发展现状

1.3未来研究发展前景

1.4 本文研究内容与意义

第2章 试验材料及试验方案设计

2.1 原材料及其基本性能

2.2 试验仪器和设备

2.3 UHPC弯拉试验设计

2.4 本章小结

第3章 UHPC四点弯曲试验及应力应变关系

3.1UHPC拉伸性能概述

3.2基于弯曲试验的倒推分析方法

3.3试验结果分析

3.4本章小结

第4章UHPC三点弯曲性能及应力裂缝宽度关系

4.1概述

4.2基于三点弯曲试验的倒推分析法

4.3实验结果分析

4.4本章小结

结论与展望

1本文结论

2展望

参考文献

致谢