【摘 要】
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随着经济的高速发展以及人民生活水平的不断提高,传统混凝土材料所存在的抗拉强度低、易开裂、抗渗能力低、变形能力差等缺陷也逐渐显露,已经无法满足土木领域对建筑材料的高性能需求。在混凝土中添加适量聚丙烯纤维,能够有效提高混凝土的抗压强度、抗拉强度,改善其抗拉强度低、易开裂等弊端。因此对聚丙烯纤维混凝土开展研究具有重要的现实意义和工程应用前景。本文通过对不同纤维掺量、纤维长度以及养护时间的聚丙烯混凝土,进
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随着经济的高速发展以及人民生活水平的不断提高,传统混凝土材料所存在的抗拉强度低、易开裂、抗渗能力低、变形能力差等缺陷也逐渐显露,已经无法满足土木领域对建筑材料的高性能需求。在混凝土中添加适量聚丙烯纤维,能够有效提高混凝土的抗压强度、抗拉强度,改善其抗拉强度低、易开裂等弊端。因此对聚丙烯纤维混凝土开展研究具有重要的现实意义和工程应用前景。本文通过对不同纤维掺量、纤维长度以及养护时间的聚丙烯混凝土,进行抗压和劈裂抗拉试验,得到C30混凝土纤维的最优掺量和最优长度;针对目前混凝土轴拉试验中所存在的偏心、拉应力集中等问题,设计研制了新型纤维混凝土轴向拉伸试验装置,完成了聚丙烯纤维混凝土轴向拉伸试验,将劈裂抗拉和轴向拉伸试验结果进行对比分析;运用ABAQUS有限元软件建立分离式聚丙烯纤维混凝土数值模型,借助数值模拟与试验相结合的研究方法,验证所建立的分离式数值模型准确性,分析相关参数并得出相关变化规律,运用到今后实际工程中。本文主要的内容与研究成果如下:（1）通过对不同纤维掺量、纤维长度和龄期的聚丙烯纤维混凝土,进行抗压和劈裂抗拉试验,得到C30聚丙烯纤维混凝土最优掺量为0.9kg/m~3。试验结果表明:抗压强度和劈裂抗拉强度随掺量增加提高,超过0.9kg/m~3后,抗压与劈裂抗拉强度呈下降趋势;聚丙烯纤维混凝土无论掺量的大小,龄期14d、28d与60d的抗压强度和劈裂抗拉强度,相较于基准组均有不同幅度的增加,在掺量为0.9kg/m~3时,龄期14d、28d和60d的混凝土力学性能,相较于基准组的增幅最大;聚丙烯纤维混凝土的纤维最佳长度为19mm,6mm组与12mm组的混凝土抗压和劈裂抗拉试验结果都小于19mm组。（2）通过自行研制的纤维混凝土轴向拉伸试验装置,完成了聚丙烯纤维混凝土轴向拉伸试验,试验结果表明:混凝土轴向抗拉强度随掺量增加提高,超过0.9kg/m~3后,抗拉强度呈现下降趋势;混凝土不论掺量的大小,龄期14d、28d与60d的轴向抗拉强度,相较于基准组均有不同幅度的增加,在掺量为0.9kg/m~3时,龄期14d、28d和60d的混凝土轴向抗拉强度,相较于基准组的增幅最大;对比劈裂抗拉与轴向拉伸试验结果,纤维掺量在0.3kg/m~3与0.6kg/m~3时,试验结果相差0.45MPa,掺量在0.9kg/m~3与1.2kg/m~3时,试验结果相差0.41MPa,掺量在1.5kg/m~3时,试验结果相差0.48MPa。（3）通过运用MATLAB软件的RAND函数生成随机分布的聚丙烯纤维坐标,导入ABAQUS有限元软件建立聚丙烯纤维三维模型,将聚丙烯纤维模型通过嵌入方式,与混凝土模型装配,建立分离式聚丙烯纤维混凝土模型。对纤维混凝土模型开展三种力学试验数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,发现数值模拟与试验结果基本一致;抗压试验的模拟损伤云图与实际试验破坏形状基本一致,呈现对顶的角锥形破坏面,劈裂抗拉试验模拟损伤云图与实际试验破坏形状基本一致,出现两个三角形破坏区,轴向拉伸试验结果与模拟结果基本一致,断裂面均呈现不规则破坏,并伴随少量骨料脱落,验证了所建立的分离式聚丙烯纤维混凝土模型的准确性。
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