纤维拔出试验及纤维增强水泥基材料宏观力学性能研究

发布时间：2021-07-20 15:31

　　纤维混凝土作为一种典型的复合材料,其宏观性能及破坏规律取决于其细观结构特征。因此,基于细观尺度研究纤维混凝土的各项力学性能是可行且必要的。纤维作为纤维混凝土中的重要组分,其与水泥砂浆基体间的粘结性能是影响其对混凝土性能的增强效果主要因素之一。所以,本文基于试验研究了纤维与水泥砂浆基体间的界面粘结性能,并深入分析了纤维类型、纤维埋深及基体强度对界面粘结性能的影响;在此基础上利用有限单元法建立了相应的力学模型,进一步解释了纤维的作用机理和纤维混凝土的宏观力学行为。主要研究工作和成果如下:首先,通过一系列纤维拔出试验,研究了具有不同埋置深度的高强高模聚乙烯醇（HPVA）纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维从不同强度等级的水泥砂浆基体中被拔出的破坏过程。试验结果表明,当纤维被完全拔出时,最大拔出荷载随基体强度或者纤维埋置深度的增加而不断提高;但当基体强度或纤维埋置深度超过一定值时,纤维最终的破坏模式为被拉断而不是被拔出。研究结果同时表明,HPVA纤维与水泥砂浆基体间的粘结性能最强,玄武岩纤维次居,而玻璃纤维最低。最后,通过对试验结果进行分析得到了纤维被拔出时对应的界面平均剪切强度和界面有效剪切强度。分析... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

研究方案

纤维与水泥砂浆间的界面粘结性能是影响纤维混凝土宏观力学性能的重要因素之一。因此，通过一系列拔出试验研究了三种不同类型的纤维，即高强高模聚乙烯醇（High modulus Polyvinyl Alcohol，简写为 HPVA）纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维，从水泥砂浆基体中被拔出的过程，并考虑了三种不同纤维埋置深度（6 mm、9 mm、12 mm）和三种不同的水泥砂浆强度（M15、M25、M35）影响，为纤维混凝土细观力学模型的建立提供基本参数。2.2 试验方案2.2.1 试验材料(1) 纤维试验中所采用的三种纤维，即 HPVA 纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维如图 2.1所示，均由上海某复合材料公司提供，相关力学性能均由厂家提供，具体参数见表 2.1 所示。需要注意的是，拔出试验中所采用的均为长纤维丝，以保证纤维的埋置在基体中，而另一端能够被加载夹具夹住。

合肥工业大学硕士学位论文出试件。因此本文选择了直径为 1 mm 的纤维束来研究纤维从水泥砂浆基体中出的行为，且为了实现纤维在水泥砂浆基体中的埋置深度，纤维的长度约为 2m。为了制作纤维拔出试件，本文制作了如图 2.2 所示的钢模，试件尺寸如图所示时每块挡板的中心处均设置有直径为 2 mm 的圆孔，以使纤维穿过，并避免试制作阶段不必要的刮削影响试验阶段的结果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢纤维与混凝土基体粘结性能的试验研究[J]. 黄志讲,吕进.  江苏建材. 2017(05)
[2]废弃纤维再生混凝土中纤维二维分布的模拟研究[J]. 周静海,李泽,康天蓓.  混凝土. 2016(08)
[3]纤维混凝土二维细观结构中骨料与纤维随机投放的数值模拟[J]. 李革,艾智丹,李彦.  内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]钢纤维混凝土细观二维建模与数值研究[J]. 程书怀,任志刚,余细东,付应兵.  武汉理工大学学报. 2015(03)
[5]短切玄武岩纤维增强混凝土力学性能试验研究[J]. 吴江,李玉香,陈雅斓,马雪,柯倩倩.  混凝土. 2014(10)
[6]纤维直径对聚丙烯纤维混凝土单丝拉拔性能的影响[J]. 张亚芳,陈沛然,刘浩,王丽.  武汉理工大学学报. 2014(07)
[7]玄武岩纤维混凝土的正交试验研究[J]. 陈峰,陈欣.  福州大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]基于界面单元的复合材料层间损伤分析方法[J]. 关志东,刘德博,李星,黎增山.  复合材料学报. 2012(02)
[9]玻璃纤维单丝拔出实验及其有限元模拟[J]. 马莉,江晓禹,裴永琪.  材料导报. 2011(20)
[10]玄武岩纤维混凝土力学性能与增韧机理研究[J]. 董进秋,杜艳廷,闻宝联,孙立喜,王嘉庆.  工业建筑. 2011(S1)

硕士论文
[1]纤维混凝土中纤维与水泥砂浆间界面细观力学性能试验研究[D]. 蒋津.合肥工业大学 2018
[2]聚丙烯纤维/水泥复合材料的制备与性能研究[D]. 宁超.济南大学 2011
[3]掺PVA纤维混凝土的力学及变形性能研究[D]. 林晖.南京航空航天大学 2006



本文编号：3293093