混杂纤维对超高性能混凝土增强增韧影响的研究

摘要

本论文主要研究了混杂纤维对超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，UHPC）强度和韧性的影响。首先，通过比较两种异形钢纤维（波纹形和端钩型）分别与中尺寸的平直钢纤维复掺后UHPC的强度和韧性，优选出较好的异形钢纤维。然后，将优选出的钢纤维分别与聚乙烯纤维、玄武岩纤维和中尺寸的平直钢纤维复掺，研究纤维双掺对UHPC强韧化的效果，寻找最佳纤维双掺组合;并在此基础上，将该最佳双掺组合分别与聚乙烯纤维、玄武岩纤维和小尺寸的平直钢纤维进行三掺，探索不同尺度纤维混杂对UHPC增强和增韧的影响。最后，将粗骨料以体积取代水泥砂浆的方式掺入强韧化效果最佳的三尺度混杂纤维UHPC中，分析粗骨料掺量对UHPC强度和韧性的影响。试验测试方法包括抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能和四点弯曲性能。
　　试验结果表明，与波纹形钢纤维和中尺寸平直钢纤维复掺相比，端钩型钢纤维和中尺寸平直钢纤维复掺UHPC的强韧化效果更佳，这是因为端钩型状比波纹形状与混凝土基质的粘结性能更好。就两尺度纤维组合而言，钢-聚乙烯纤维复掺UHPC的增强增韧效果优于钢-玄武岩纤维和钢-钢纤维复掺的情况;对于三尺度纤维组合，钢-钢-聚乙烯纤维的增强增韧效果优于钢-钢-玄武岩纤维和钢-钢-钢纤维的复掺。对比不同尺度纤维混掺UHPC的力学性能发现，当纤维总掺量相同时，三尺度纤维复掺效果略优于两尺度纤维的复掺，钢-钢-聚乙烯纤维组合UHPC比钢-聚乙烯纤维组合的抗压强度、劈拉强度和断裂能分别提高了6％、3％和10％;而两尺度纤维复掺效果优于单掺纤维，钢-聚乙烯纤维组合比单掺聚乙烯纤维的抗压强度、劈拉强度和断裂能分别提高了5％、58％和2.1倍。
　　UHPC的抗压强度和劈裂抗拉强度均随粗骨料掺量的增加而逐渐降低，且劈裂抗拉强度的下降幅度非常大，当粗骨料的掺量达到30％，UHPC的断裂能下降45％。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 超高性能混凝土

1．2．1 超高性能混凝土概述

1．2．2 超高性能混凝土的研究现状

1．2．3 超高性能混凝土工程应用及存在的问题

1．3 纤维混凝土研究和应用现状

1．3．1 单掺纤维混凝土

1．3．2 混杂纤维混凝土

1．4 混杂纤维增强增韧混凝土的理论基础

1．4．1 复合材料力学理论

1．4．2 纤维间距理论

1．4．3 界面效应理论

1．5 本论文主要研究内容

2．1．1 原材料

2．1．2 配合比

2．2 试验方案

2．2．1 试件成型工艺

2．2．2 试件几何尺寸

2．2．3 试验设备

2．3 试验与计算方法

2．3．1 抗压和劈裂抗拉强度试验

2．3．2 断裂能试验

2．3．2 四点弯曲试验

3 混杂纤维对UHPC强韧化影响的试验结果与讨论

3．1 端钩型与波纹形钢纤维的优选

3．1．1 引言

3．1．2 两种异形钢纤维UHPC的试验结果对比

3．2 两种纤维复掺UHPC的试验结果分析

3．2．1 抗压强度与劈拉强度

3．2．2 断裂能试验

3．2．3 四点弯曲试验

3．3 三种纤维复掺UHPC的试验结果分析

3．3．1 抗压强度与劈拉强度

3．3．2 断裂能试验

3．3．3 四点弯曲实验

3．4 不同尺度纤维复UHPC的试验结果分析

3．4．1 抗压强度与劈拉强度

3．4．2 断裂能试验

3．4．3 四点弯曲试验

3．5 掺硅灰石纤维UHPC的试验结果分析

3．5．1 抗压强度与劈拉强度

3．5．2 断裂能试验

3．5．3 四点弯曲试验

3．6 本章小结

4 粗骨料对混杂纤维UHPC强韧化影响的试验结果与讨论

4．1 强度试验结果与分析

4．1．1 粗骨料的掺量对强度的影响

4．1．2 粗骨料的掺入对强度的影响

4．2 弯曲韧性试验结果与分析

4．2．1 粗骨料的掺量对断裂能试验的影响

4．2．2 粗骨料的掺入对断裂能试验的影响

4．2．3 粗骨料的掺入对四点弯曲试验的影响

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 本论文主要研究结论

5．2 今后工作展望

参考文献

作者简历

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