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《大连理工大学》 2006年
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PVA纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及断裂特性研究

高淑玲  
【摘要】:日本一家公司开发的高强高模聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)纤维K-Ⅱ可乐纶(REC15)应用在很多方面都对基体的韧性有很大的提高,PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA fiber reinforced cementitious composites,简称PVA-FRCCs),是以水泥或以水泥加填料为基本粘结料,或者再加上小粒径细骨料作为基体,再加入体积掺量不大于2%~4%的PVA纤维做增强材料复合制成的建筑用材料。此种材料的特点是具有较高韧性,其拉应变值将近是混凝土的100倍,这种材料本身所具有的应变-硬化特性是实现稳态开裂的结果,也是这种材料独特韧性的来源,由于此种材料饱和多条裂缝宽度较小,低于100μm,以期将此种材料用在水工混凝土结构中,有效地防止结构开裂,极大地提高水工结构的耐久性。本文基于此完成了以下工作: 1.对PVA-FRCCs使用的原材料性能、投料顺序的影响以及搅拌工艺进行了大量的试验,得到既节省时间、又有利于纤维分散、流动性好的配制方法。 2.对PVA-FRCCs圆柱体试件进行单轴抗压试验,得到其抗压应力-应变曲线,其抗压强度不是很高,在16MPa~33MPa,但峰值荷载对应的拉应变比混凝土高3~6倍,极限压应变是混凝土的将近100倍。 3.分别利用外夹式和粘贴式两种方法在1000kN微机控制液压伺服试验机、250kNMTS-NEW上进行无切口和两边切口单轴直接拉伸试验,得到硬化的应力-应变全曲线,极限拉应变最大可达到0.7%甚至更高,并伴随着密集的多条裂缝的出现,裂缝宽度小于100μm,对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析与模拟,建立拉应力的计算公式。 4.进行了与无切口直接拉伸试件同尺寸的单边切口薄板直接拉伸试验,得到硬化的荷载P-裂缝口张开位移(crack mouth opening displacement,简称CMOD)曲线(以下简称P-CMOD曲线),不仅在预制切口端部出现多条裂缝,在远离切口处还有多条微小裂缝出现,且裂缝开裂形式受切口长度的影响,将硬化的P-CMOD曲线分为5部分进行分析,并利用断裂力学的方法计算分析了此种材料不同部分的断裂韧度。 5.利用两种缝高(65mm,50mm)楔入劈拉试验对比分析对比研究了高强混凝土、高强钢纤维混凝土、玻璃纤维增强水泥基复合材料、钢纤维增强水泥基复合材料、PVA-FRCCs的韧性,分析对比它们的P-CMOD曲线的特性,得出PVA纤维增韧效果最好的结论。PVA-FRCCs的起裂荷载可以利用P-CMOD曲线得到,高强混凝土和高强钢纤维混凝土的起裂荷载利用全桥电测法得到,并计算得到临界裂缝扩展长度。 6.与单边切口直接拉伸类似,PVA-FRCCs得到硬化的P-CMOD曲线,在预制缝端乃至远处同样有多条裂缝的出现;PVA-FRCCs开裂后,在硬化段产生了多条微小裂
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU528.58

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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2 徐涛智;杨医博;梁颖华;郭文瑛;;聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料研究进展[J];混凝土与水泥制品;2011年06期
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6 徐世烺;李贺东;;超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用[J];土木工程学报;2008年06期
7 徐世烺;李贺东;;超高韧性水泥基复合材料直接拉伸试验研究[J];土木工程学报;2009年09期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王冰;超高韧性水泥基复合材料与混凝土的界面粘结性能及其在抗弯补强中的应用[D];大连理工大学;2011年
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6 蔡新华;超高韧性水泥基复合材料耐久性能试验研究[D];大连理工大学;2010年
7 蔡向荣;超高韧性水泥基复合材料基本力学性能和应变硬化过程理论分析[D];大连理工大学;2010年
8 侯利军;超高韧性水泥基复合材料弯曲性能及剪切性能试验研究[D];大连理工大学;2012年
9 刘问;超高韧性水泥基复合材料动态力学性能的试验研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄东;超高韧性水泥基复合材料拉伸力学行为解析模型[D];大连理工大学;2010年
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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8 徐世烺;李庆华;;超高韧性水泥基复合材料基本性能和结构应用研究进展[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
9 苏家伦;吴炎海;林清;;钢纤维活性粉末混凝土弯曲抗折性能试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2009年
10 程秀菊;朱为玄;徐道远;;钢纤维混凝土断裂韧性的研究[A];先进纤维混凝土 试验·理论·实践——第十届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄东;超高韧性水泥基复合材料拉伸力学行为解析模型[D];大连理工大学;2010年
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 赵铁军;毛新奇;张鹏;;应变硬化水泥基复合材料的干燥收缩与开裂[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
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5 黄俊;姜弘道;;PVA纤维水泥基复合材料轴向拉伸应力-应变全曲线试验研究[A];纤维混凝土的技术进展与工程应用——第十一届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 王楠;超高韧性水泥基复合材料与既有混凝土粘结工作性能试验研究[D];大连理工大学;2011年
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6 吴瑾;海洋环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤评估研究[D];河海大学;2003年
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9 谢兴华;岩体水力劈裂机理试验及数值模拟研究[D];河海大学;2004年
10 何世钦;氯离子环境下钢筋混凝土构件耐久性能试验研究[D];大连理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳军;新拌混凝土工作性测试和配合比设计方法的研究及其在自密实混凝土设计中的应用[D];中国建筑材料科学研究院;2000年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 龙广成;李哲;丁晨;谢友均;;改性组分对水泥基材料韧性的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2010年S2期
8 徐世烺;蔡新华;;超高韧性水泥基复合材料碳化与渗透性能试验研究[J];复合材料学报;2010年03期
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1 徐世烺;李庆华;;超高韧性水泥基复合材料基本性能和结构应用研究进展[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
2 李妍;刁波;杨松霖;张笑;张茜;;异形钢纤维体积率对超高性能混凝土力学性能的影响研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
3 原海燕;安明喆;贾方方;余自若;;活性粉末混凝土轴拉性能试验研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 苏项庭;基于粘结裂缝模型的非均匀准脆性材料断裂模拟研究[D];浙江大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄东;超高韧性水泥基复合材料拉伸力学行为解析模型[D];大连理工大学;2010年
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7 张爱玲;;聚丙烯纤维增强混凝土性能的分析与应用[J];工程建设与设计;2011年04期
8 黄达海,宋玉普,赵国藩;具有宏观裂纹混凝土结构的起裂特性研究[J];土木工程学报;2000年02期
9 程秀菊,朱为玄;钢纤维混凝土K_(ⅠC)计算公式初探[J];河海大学学报(自然科学版);2005年04期
10 张秀芳;徐世烺;高洪波;;混凝土楔入劈拉试件双K断裂参数叠加计算及其边界效应[J];大连理工大学学报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 吴熙;付腾飞;吴智敏;;自密实轻骨料混凝土的双K断裂参数和断裂能试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2009年
2 姚武;封志辉;;聚丙烯纤维砂浆圆环多缝开裂的机理分析[A];首届全国商品砂浆学术会议论文集[C];2005年
3 姜国庆;刘小泉;孙伟;秦鸿根;;高性能特种水泥基复合材料(HPSCC)的关键技术研究[A];纤维混凝土的技术进展与工程应用——第十一届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2006年
4 李妍;刁波;杨松霖;张笑;张茜;;异形钢纤维体积率对超高性能混凝土力学性能的影响研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 高淑玲;PVA纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及断裂特性研究[D];大连理工大学;2006年
2 张秀芳;混凝土裂缝扩展全过程的新G_R阻力曲线理论和能量转化分析[D];大连理工大学;2007年
3 王建敏;静水压力环境下混凝土裂缝扩展与双K断裂参数试验研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张华;混凝土楔入劈拉断裂的能量变化分析研究[D];大连理工大学;2011年
2 冉艳华;聚丙烯纤维混凝土断裂韧性的声发射研究[D];中国石油大学;2008年
3 马颖利;试验研究混凝土双参数模型和双K断裂准则[D];大连理工大学;2002年
4 吴锋;混凝土单轴抗拉应力—应变全曲线的试验研究[D];湖南大学;2006年
5 黄晓峰;自密实混凝土抗裂及断裂性能的试验研究[D];浙江大学;2007年
6 饶芳芬;粉煤灰对超高韧性水泥基复合材料弯曲性能的影响试验研究[D];大连理工大学;2008年
7 宋焱;级配纤维超高性能混凝土抗拉性能研究[D];湖南大学;2006年
8 程秀菊;钢纤维混凝土的增强机理及断裂韧性的研究[D];河海大学;2005年
9 李素华;PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究[D];湖北工业大学;2011年
10 柴巧利;高延性纤维增强水泥基复合材料性能试验及悬臂受弯试件数值模拟[D];兰州理工大学;2012年
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