活性粉末混凝土层裂强度的试验研究

摘要

本文研究纤维活性粉末混凝土的层裂破坏特性，主要讨论了层裂实验技术、纤维活性粉末混凝土材料的层裂强度、层裂破坏机制、压缩损伤对层裂的影响，纤维种类及纤维含量对层裂强度的影响、以及纤维混凝土的层裂特点等。 混凝土结构在爆炸与冲击等压缩载荷加载时，加载压缩波在自由面反射成拉伸波会导致混凝土的层裂破坏。层裂破坏是爆炸冲击载荷下混凝土结构常见的破坏形式。由于实验技术上的困难，对混凝土层裂研究很少，混凝土的层裂研究具有重要的工程应用价值和学术研究价值。 活性粉末混凝土是新型高性能混凝土，在其中添加高强纤维，对混凝土的动态拉伸性能有很大的改善。论文在考虑波形衰减对实验结果的影响的基础上，利用Hopkinson压杆对纤维活性粉末混凝土的层裂性能做研究。 为了改善RPC的动态拉伸性能，本试验在RPC中添加四种纤维：钢棉纤维、镀铜钢纤维、端钩钢纤维和聚丙烯纤维。在改变纤维种类的同时，也对纤维体积掺量做了改变，钢棉纤维、镀铜钢纤维和端钩钢纤维体积掺量均为l％-5％，聚丙烯纤维为1％-2％，包括素RPC共18种配比。通过对各配比试件层裂强度、静态拉伸强度、静态抗压强度和破坏形态的比较，阐述了不同纤维种类和掺量在增强RPC力学性能方面的作用，探讨了增强机理。 试验结果表明，四种纤维对RPC的动、静态力学性能都有所改善，但改善效果相差较大。总结得出，RPC静态力学性能的改善主要取决于纤维的强度、长径比、纤维体积含量以及纤维的分布密度，而动态力学性能的改善主要依赖纤维的强度、长径比和纤维体积含量，纤维的分布密度对其影响很小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1活性粉末混凝土概述

1.1.1活性粉末混凝土发展史

1.1.2活性粉末混凝土国内外研究现状

1.2混凝土动态力学性能研究

1.2.1钢纤维混凝土的发展

1.2.2混凝土动态力学性能的实验研究

1.3混凝土层裂研究现状

1.3.1实验研究方法

1.3.2层裂强度确定方法

1.4本文的研究目的和主要内容

第2章分离式Hopkinson压杆试验技术

2.1高应变率测试技术

2.2 SHPB压缩试验基本原理

2.2.1 SHPB试验技术基本假设

2.2.2 SHPB试验基本方程推导

2.2.3应变片测试方法

2.3 SHPB试验装置

2.3.1压杆系统

2.3.2数据测量采集系统

2.4影响SHPB测试精度的因素及解决办法

2.4.1二维效应

2.4.2端面摩擦效应

2.4.3弥散效应

2.4.4试件与杆端非平面接触的问题

2.4.5加载波整形问题

2.5本章小结

第3章混凝土试件制备及其力学参数确定

3.1原材料及参数

3.1.1水泥

3.1.2石英砂

3.1.3石英粉

3.1.4硅灰

3.1.5高效减水剂

3.1.6钢纤维

3.2基准配合比的确定

3.3试件制备

3.3.1试件浇注

3.3.2试件打磨

3.3.3应变片粘贴

3.3.4焊接导线

3.4应变片法测波速

3.5本章小结

第4章试验设计

4.1静力压缩试验

4.2静力拉伸试验

4.2.1静力拉伸试件断裂破坏类型

4.2.2静力拉伸夹持方法选择

4.2.3试件处理

4.2.4试验装置

4.2.5试验步骤

4.2.6结果计算

4.3层裂试验

4.3.1层裂试验原理

4.3.2试验所需仪器

4.3.3层裂试验过程

4.4本章小结

第5章纤维对RPC的力学性能的影响

5.1纤维增强理论

5.1.1复合力学理论

5.1.2纤维间距理论

5.1.3兼有阻裂作用的复合理论

5.2基于SFRC兼有阻裂作用复合理论的纤维增强、增韧机理

5.2.1纤维对RPC增强机理

5.2.2纤维对RPC增强的影响因素

5.2.3纤维RPC增韧机理

5.3本章小结

第6章纤维RPC的层裂性能

6.1纤维RPC的静态拉压

6.1.1钢棉RPC的静态力学性能

6.1.2镀铜纤维的静态力学性能

6.1.3端钩钢纤维RPC的静态力学性能

6.1.4聚丙烯纤维RPC的静态力学性能

6.2纤维RPC的动态抗拉性能

6.2.1钢棉纤维RPC层裂性能

6.2.2镀铜钢纤维RPC层裂性能

6.2.3端钩钢纤维RPC层裂性能

6.2.4聚丙烯纤维RPC层裂性能

6.3钢纤维种类和掺量对RPC层裂性能的影响

6.3.1纤维RPC层裂强度随纤维体积掺量的变化

6.3.2纤维RPC层裂强度随纤维种类的变化

6.4纤维RPC破坏形态的影响

6.4.1钢棉RPC的破坏形态

6.4.2镀铜钢纤维RPC破坏形态

6.4.3端钩钢纤维RPC的的破坏形态

6.4.4聚丙烯纤维RPC的破坏形态

6.5衰减系数对层裂强度计算的影响

6.6应变率对层裂强度的影响

6.7压缩损伤对RPC层裂的影响

6.8本章小结

结论

参考文献

致谢