【摘 要】
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织物增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)由于具有质量轻、强度高和延性好等特点,已经被广泛应用于薄壁结构和工程修复、加固等领域。耐碱玻璃纤维具有抗拉强度高、耐腐蚀性强、价格便宜等优点,便于其在土木工程领域的推广应用。因此,本文通过万能试验机对耐碱玻璃纤维织物增强混凝土(Alkali-resistance glass textile reinforced c
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织物增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)由于具有质量轻、强度高和延性好等特点,已经被广泛应用于薄壁结构和工程修复、加固等领域。耐碱玻璃纤维具有抗拉强度高、耐腐蚀性强、价格便宜等优点,便于其在土木工程领域的推广应用。因此,本文通过万能试验机对耐碱玻璃纤维织物增强混凝土(Alkali-resistance glass textile reinforced concrete,简称ARG-TRC)进行准静态拉伸试验,研究经、纬向纤维体积分数和环氧树脂浸渍对其破坏形态和拉伸力学性能的影响,并结合数字图像相关分析得到裂纹与应变分布,通过三线性拟合得到拉伸本构模型。具体研究内容和成果如下:(1)设计并制备高流动性、高渗透性和高强度的水泥砂浆基体,通过简单的力学性能测试得到基体的抗压强度和抗折强度。(2)通过MTS万能试验机对单束纤维和纤维网格条带试样进行准静态拉伸试验,探究环氧树脂浸渍和非主受力纤维束数量对其破坏形态和拉伸力学性能的影响。结果表明,单束经向纤维的拉伸强度和峰值应变均比纬向纤维大,可选择经向为纤维主受力方向,非主受力纤维束数量对其拉伸强度和变形无明显影响。环氧树脂浸渍有利于增强纤维丝的粘结,使其受力更加均匀,可提升单束纤维的拉伸强度,但对纤维网格条带的拉伸强度提升不明显。未浸胶的单束纤维拉伸破坏主要表现为纤维丝拉断,且断面较为散乱,而浸胶的单束纤维破坏断面整齐,表现为脆性破坏。纤维网格条带的破坏形态与单束纤维基本一致,不同之处为纤维束断裂并非同时发生。(3)利用万能试验机对4层ARG-TRC进行准静态拉伸试验,探究不同纬向纤维体积分数(0vol%、0.06vol%、0.13vol%、0.20vol%、0.48vol%和0.96vol%)和环氧树脂浸渍对其破坏形态和拉伸力学性能的影响,通过三线性拟合得到简化模型并与ACK模型进行对比。结果表明,纬向纤维体积分数对ARG-TRC拉伸力学性能和破坏形态影响不大。未浸胶和浸胶试件均呈现多裂纹状态下纤维的断裂和拔出破坏,其裂纹走向均以平直裂纹为主。(4)利用万能试验机对不同经向纤维体积分数(0.24vol%、0.49vol%、0.73vol%和1.09vol%)的ARG-TRC试件进行准静态拉伸试验,并通过三线性拟合得到简化模型并与ACK模型进行对比。结果表明,ARG-TRC的拉伸力学性能和破坏形态与经向纤维体积分数密切相关,随着经向纤维体积分数的增加,ARG-TRC的拉伸强度、峰值应变和韧性均明显增大。同时,当fV低于临界体积分数时,试件呈现单裂纹状态的纤维断裂和拔出,当fV高于临界体积分数时,试件呈现多裂纹状态的纤维断裂和拔出,且随着fV的增加,裂纹条数明显增加,平均裂纹间距明显减小。另外,基于现有的裂纹间距计算模型和试验数据,修正了裂纹间距计算公式,其结果与文献数据吻合较好。(5)通过数字图像相关(Digital Image Correlation,简称DIC)分析得到ARG-TRC在拉伸过程中不同时刻的位移和应变演变规律以及破坏时试件表面应变分布和裂纹宽度。结果表明,试件的裂纹处应变大小与纬向纤维体积分数无明显相关性,相较于未浸胶试件,浸胶试件的裂纹处应变更小,主裂纹处应变相较于其他裂纹明显更大。而随着经向纤维体积分数的增加,试件裂纹处应变明显降低,裂纹宽度减小。
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