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层布式混杂纤维混凝土力学性能及冻融损伤试验研究

作　者: 韩建宏
导　师: 娄宗科
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 层布式混杂纤维混凝土 二次回归通用旋转组合设计 力学性能 抗冻性能 冻融损伤
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


层布式混杂纤维混凝土(LHFRC)是将高弹性模量的纤维均匀分布于混凝土上下表面一定厚度的表层内,而将聚丙烯等有机纤维三维乱向分布于整个混凝土构件内部的一种新型混凝土。这种新型混凝土一方面发挥了两种纤维的混杂效应,另一方面则在结构上充分利用了路面混凝土的受力特点,正是由于这种形式和结构上的双重优势,进一步改善了纤维混凝土的力学性能和耐久性能,已经被越来越广泛地应用于公路路面设计。目前的研究主要集中在钢纤维-有机纤维混杂的混凝土上,而关于碳纤维-聚丙烯纤维混杂的新型层布式混凝土的研究报道尚未见到。本文便以层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土为研究对象,首先对其力学性能做了简要分析,在此基础上对其冻融损伤过程进行了探讨,以便为今后在工程中的应用提供参考。本文主要开展了以下几个方面的工作:(1)采用四因子二次回归通用旋转组合设计,研究了水胶比、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量和碳纤维掺量对LHFRC力学性能的影响。结果表明,二次多项式回归模型可用于表征层布式混杂纤维混凝土28d抗压强度和抗折强度,当水胶比为0.3,粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量和碳纤维掺量均为0时,混凝土28d抗压强度最大值可达到68.21MPa;当水胶比为0.3,粉煤灰掺量为0,聚丙烯纤维掺量为1.2%,碳纤维掺量为1.6%时,混凝土抗折强度可达到最大值8.84MPa。该结果进一步表明了聚丙烯纤维和层布式的碳纤维对混凝土抗压强度影响不大,对抗折强度影响显著;(2)采用快速冻融法,研究了素混凝土、层布式碳纤维混凝土、整体式聚丙烯纤维混凝土和层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土经受100次冻融循环作用后的相对动弹性模量、质量、冻后力学性能以及表观性状的变化情况。研究表明,层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冻能力最强,并且冻后抗折强度损失最少;(3)研究了素混凝土、层布式碳纤维混凝土、整体式聚丙烯纤维混凝土和层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土的损伤演变规律,确定了具体参数,得出其损伤演变方程。试验结果表明,本文所选择的混凝土损伤演变模型可以较好的表征该条件下上述四种混凝土的冻融损伤演变过程。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-23
  1.1 选题背景及目的  9-13
    1.1.1 层布式混杂纤维混凝土的发展  9-10
    1.1.2 混凝土冻融损伤的研究发展  10-13
    1.1.3 目的和意义  13
  1.2 国内外研究现状  13-21
    1.2.1 层布式混杂纤维混凝土研究现状  13-15
    1.2.2 混凝土冻融损伤研究现状  15-21
  1.3 研究的主要内容和技术路线  21-23
第二章 材料与方法  23-26
  2.1 试验原材料  23-25
    2.1.1 水泥  23
    2.1.2 粉煤灰  23
    2.1.3 集料  23-24
    2.1.4 碳纤维  24
    2.1.5 聚丙烯纤维  24-25
    2.1.6 高效减水剂  25
  2.2 试件制作  25-26
第三章 层布式混杂纤维混凝土力学性能研究  26-43
  3.1 试验因子分析  26-29
    3.1.1 水胶比  26
    3.1.2 粉煤灰掺量  26-27
    3.1.3 纤维掺量  27-29
  3.2 试验设计  29-30
    3.2.1 试验设计方法选择  29
    3.2.2 试验安排及结果  29-30
  3.3 试验方法  30-32
  3.4 试验结果分析  32-41
    3.4.1 试验结果的测定  32-33
    3.4.2 回归方程的建立与分析  33-35
    3.4.3 回归系数检验分析  35-36
    3.4.4 主效应分析  36
    3.4.5 单因素效应分析  36-38
    3.4.6 两因素交互效应分析  38-40
    3.4.7 最优组合  40-41
    3.4.8 频数分析  41
  3.5 本章小结  41-43
第四章 层布式混杂纤维混凝土抗冻性能研究  43-56
  4.1 冻融试验  43-51
    4.1.1 试验设计  43-44
    4.1.2 试验方法  44-47
    4.1.3 试验结果  47-51
  4.2 混凝土冻融破坏机理  51-54
    4.2.1 混凝土冻融破坏机理研究现状  51-53
    4.2.2 LHFRC 冻融破坏机理探析  53-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章 层布式混杂纤维混凝土冻融损伤研究  56-64
  5.1 混凝土损伤演变方程  56-57
  5.2 混凝土冻融损伤演变方程  57-60
  5.3 层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土冻融损伤演变方程  60-62
  5.4 本章小结  62-64
第六章 结论与展望  64-66
  6.1 主要结论  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
作者简介  70

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑材料
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