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钢纤维膨胀混凝土增强机理及其应用研究

田稳苓  
【摘要】: 钢纤维膨胀混凝土是一种集承重与防渗为一体的新型建筑材料,可望在 水工结构和面板堆石坝中应用。目前,我国在这方面的研究才刚刚起步,至 今仍未查阅到国外有关这方面的研究资料。本文围绕这种新材料基本力学变 形性能及其应用,主要作了如下研究工作。 对钢纤维膨胀混凝土的膨胀收缩性能、基本力学性能、单轴拉伸和单轴 受压条件下的变形性能,进行了系统的试验研究及理论分析;建立了钢纤维 膨胀混凝土的膨胀收缩过程数学表达式、强度计算公式、与变形钢筋的粘结 强度计算公式及其单轴拉伸、单轴受压条件下的应力~应变全曲线数学模拟 方程。 在试验研究基础上,对钢纤维膨胀混凝土的增强机理进行了深入的研 究,认为钢纤维膨胀混凝土中钢纤维的增强作用体现在两方面:一是限胀增 强作用;二是阻裂增强作用。钢纤维膨胀混凝土强度计算公式,除考虑钢纤 维阻裂增强作用外,还应考虑钢纤维限胀增强作用。根据功能守恒原理,推 导出了与钢纤维混凝土强度计算公式相衔接的、同时考虑钢纤维的限胀增强 及阻裂增强作用的、钢纤维膨胀混凝土抗拉及抗弯强度计算公式。为方便使 用,根据本文试验条件及结果,给出了与试验结果符合良好的钢纤维膨胀混 凝土抗拉及抗弯强度的简化计算公式。 鉴于混凝土输水管要求具有良好的抗裂及抗渗性能,本文选工程中有代 表性的水管作为钢纤维膨胀混凝土试件模型,对钢纤维膨胀混凝土管、配筋 配筋钢纤维混凝土、配筋钢纤维膨胀混凝土管及钢纤维增强自应力混凝土 管,在内压作用下的力学变形性能进行了系统的试验研究和理论分析;提出 了钢纤维增强自应力混凝土管自应力值的计算方法;给出了试验管体在内压 作用下的承载力计算公式;对钢纤维增强自应力混凝土管和钢纤维膨胀混凝 土管进行了经济比较分析,结果表明,钢纤维膨胀混凝土管及钢纤维增强自 应力混凝土管,性能优良,其推广和应用将带来可观的经济效益和社会效 益。


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