玄武岩纤维编织网增强混凝土薄板力学性能研究

摘要

纤维编织网增强混凝土（Textile Reinforced Concrete，简称TRC）是纤维编织网与混凝土基体形成的一种复合材料，该材料具有轻质高强、耐腐蚀、变形性能好等特点。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，与混凝土具有天然的相容性，因此，玄武岩纤维编织网在 TRC领域将具有广阔的应用前景。目前，该类 TRC材料性能的研究刚起步，且玄武岩纤维编织网与混凝土的粘结性能也影响着该类材料的应用。本文采用玄武岩纤维编织网来增强精细混凝土基体，通过单轴拉伸试验和四点弯曲试验，研究了编织网层数、编织网的预拉力水平以及短切钢纤维掺量对玄武岩纤维TRC薄板抗拉性能和抗弯性能的影响；同时，基于复合材料理论和普通钢筋混凝土理论，对玄武岩纤维TRC薄板的抗拉性能和抗弯性能进行了理论分析。获得如下研究成果：
　　（1）编织网层数是影响玄武岩纤维 TRC薄板抗拉性能和抗弯性能的重要因素。随着编织网层数的增加，TRC拉伸试件表现出优异的抗拉承载力、较好的拉伸变形能力和细密均匀的裂缝形态，T R C弯曲试件表现出优异的抗弯承载力、较好的延性、较高的韧性和细密均匀的裂缝形态。TRC拉伸试件存在临界配网率，当试件的配网率大于临界配网率时，编织网才能对基体混凝土起到增强作用，试件才能得到较优异的抗拉承载力和较好的裂缝形态。推导出布设多层编织网的TRC弯曲试件的平衡方程，并对抗弯承载力进行了计算，计算结果与试验结果吻合。
　　（2）合理控制编织网上预拉力的大小，是充分发挥预拉力作用优势的关键。对于 TRC拉伸试件和 TRC弯曲试件，对编织网施加预拉力，均有助于提高试件的抗裂性能，但对试件的极限承载力均不产生明显影响，对试件的变形能力和裂缝形态均产生不良影响。编织网上过大的预拉力会严重降低TRC拉伸试件的极限拉应变和TRC弯曲试件的挠度，使试件的抗拉性能和抗弯性能受到极大的减弱。
　　（3）掺入短切钢纤维均有助于提升 TRC薄板的抗拉性能和抗弯性能，且随着短切钢纤维掺量的增加，提升的程度增大。
　　（4）TRC薄板的抗拉性能和抗弯性能与预拉力水平和短切钢纤维掺量均存在一定的相关性。当编织网上的预拉力大小和基体混凝土中短切钢纤维的掺量达到较优的搭配时，TRC薄板表现出较为优越的抗拉性能和抗弯性能。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 TRC的基本力学性能

1.3 玄武岩纤维简介

1.4 主要研究内容

第2章 玄武岩纤维TRC薄板的制备

2.1 试验材料

2.2 板件的设计

2.3 板件的制备

2.4 预拉力水平的计算

2.5 预拉力损失的讨论

第3章 玄武岩纤维TRC薄板抗拉性能试验研究

3.1 试验概况

3.2 试验结果与分析

3.3 本章小结

第4章 玄武岩纤维TRC薄板抗弯性能试验研究

4.1 试验概况

4.2 试验结果与分析

4.3 本章小结

第5章 玄武岩纤维TRC薄板抗拉和抗弯性能理论分析

5.1 TRC薄板抗拉性能理论分析

5.2 TRC薄板抗弯性能理论分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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