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《太原理工大学》 2011年
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聚丙烯纤维高强混凝土高温性能研究

王慧芳  
【摘要】:高强混凝土以其抗压强度高、抗变形能力强、孔隙率低的优越性,在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用,并取得了明显的技术经济效益,但是也存在韧性和高温性能差的缺陷。掺加聚丙烯纤维是增强高强混凝土韧性的主要手段之一,随着高强混凝土的应用日益广泛和建筑火灾的发生日趋频繁,研究聚丙烯纤维高强混凝土的高温性能具有十分重要的意义。本文在聚丙烯纤维高强混凝土高温前后的抗压性能和劈裂抗拉性能以及超声波无损检测方面进行了较为系统的研究,主要内容如下: (1)通过混凝土坍落度和常温下抗压强度、劈拉强度的试验,研究分析聚丙烯纤维长度和掺量对高强混凝土工作性能和力学性能的影响。研究表明:掺入聚丙烯纤维明显降低了高强混凝土的工作性能,随着纤维掺量的增加,坍落度值加速减小,纤维长度越长混凝土坍落度越小;掺入聚丙烯纤维,高强混凝土抗压强度总体上降低,但掺量为1.5kg/m3时抗压强度却得到了提高,变化幅度在±10%范围内,而且同掺量下纤维长度越小抗压强度越高;两种长度聚丙烯纤维对劈裂抗拉强度的影响不一致,掺入8mm纤维提高了高强混凝土劈拉强度,但19mm纤维的掺入却导致劈拉强度减小。 (2)进行聚丙烯纤维高强混凝土高温试验,分析高温后混凝土外观形貌和质量损失的变化。高强混凝土遭受不同高温后,其外观形貌发生程度不同的变化,据此可以初步判断高强混凝土遭受的最高温度。随着温度的升高,高强混凝土质量损失逐渐增加,300℃、500℃、700℃、900℃后,平均损失率分别为5.94%、7.20%、9.21%、14.17%。 (3)深入研究高温后聚丙烯纤维高强混凝土残余抗压强度和残余劈拉强度的衰减规律以及纤维长度、掺量和冷却方式的影响,在此基础上,建立了相对残余抗压强度和相对残余劈拉强度与所受温度的关系。研究表明:随着高强混凝土所受温度的升高,其抗压强度、劈拉强度逐渐减小;同系列高强混凝土随纤维掺量的增加残余抗压强度基本上有先增加后减小的趋势,而相对残余劈拉强度则表现出先减小后增加的趋势;总体上,掺8mm聚丙烯纤维提高了高强混凝土高温后的抗压强度和劈拉强度,而掺19mm纤维混凝土高温后抗压强度较素混凝土变化不明显;与自然冷却方式相比较,300℃和500℃高温后水浸泡冷却明显不利于高强混凝土高温性能,700℃后影响不明显,甚至可能提高其高温性能。 (4)利用超声波无损检测技术,评价高温后抗压强度损失程度。在试验结果基础上,建立了超声波速与温度的关系式和残余抗压强度与超声波速的关系式。
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