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聚丙烯纤维混凝土断裂韧性的声发射研究

冉艳华  
【摘要】: 聚丙烯纤维混凝土已在国内外得到广泛的应用,而声发射技术在混凝土领域有着良好的应用前景,但目前国内外运用此技术对聚丙烯纤维混凝土断裂性能的研究还很少,不能满足工程需要。 本文引进素混凝土的双K断裂准则,考虑聚丙烯纤维混凝土的软化特性,并根据素混凝土和聚丙烯纤维混凝土的差异,修正相关参数,提出了适合于聚丙烯纤维混凝土断裂韧性的解析计算方法。 用声发射技术可以反映材料内部的损伤情况,将声发射得到的断裂区定位图与混凝土梁的实际破坏图比较,可以看到二者是一致的,可见将声发射定位技术应用于断裂过程区的研究是可行的。本文通过声发射方法来确定混凝土梁的起裂荷载,从而求出其起裂断裂韧度的实测解。 利用修正后的双K断裂准则和本文试验数据,计算得出了混凝土试件的断裂能、失稳断裂韧度、临界裂缝尖端张开位移等参数。通过不同λ值计算出的K IiCni ,e和声发射计算出的K IiCni,t的比较,得到每组试件的λ值,找到与材料最相近的真实软化曲线。 通过标准与非标准三点弯曲梁试验,论文研究了试件尺寸、减水剂掺量、纤维体积率对聚丙烯纤维混凝土的断裂韧性及力学性能影响的变化规律。分析规律可得出:聚丙烯纤维对混凝土有较大的增韧作用,且存在一个最佳纤维掺量,即0.9kg/m3;加入减水剂,可以显著提高混凝土梁的断裂能、失稳断裂韧度、起裂断裂韧度,但临界裂缝尖端张开位移有所下降。通过对双K断裂准则的探讨得到,用本文提出的修正模型描述聚丙烯纤维混凝土的断裂是合理的,但要把双K断裂准则中的起裂韧度K IiCni用于实际工程中,还有一定困难,宜将失稳断裂韧度K IuCn作为结构性能的控制指标。 论文研究成果可为聚丙烯纤维混凝土断裂机理研究、结构设计计算、结构稳定性评价及破坏预报提供参数。


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