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玄武岩纤维混凝土弯曲疲劳性能试验研究

徐薄  
【摘要】:玄武岩纤维具备优异的力学性能、绿色环保、生产规模庞大等优点,掺入混凝土中,用于改善混凝土的力学性能,使其成为更优异的建筑材料,并推广应用于基础建设各个领域。为了在实际工程推广和应用中得到理论支撑,通过大量试验研究玄武岩纤维混凝土在静载和弯曲疲劳试验中表现出的力学性能和损伤劣化规律。本文通过对混凝土中加入长度为3cm的玄武岩纤维,体积掺量分别为0%、0.2%、0.3%、和0.4%,制作成立方体试块(100mm×100mm×100mm)和矩形截面小梁(100mm×100mm×400mm),进行静载试验(抗压试验、劈拉试验和抗折试验)和两种应力水平(0.65和0.75)的弯曲疲劳试验。静载试验得到加入玄武岩纤维后,混凝土抗压强度会下降;劈拉强度在合理的体积掺量时会增加;抗折强度有明显增强,且本文对应的抗折强度最佳体积掺量为0.3%,与素混凝土比较,抗折强度提高21.6%。由弯曲疲劳试验得到,随着纤维体积掺量增加,疲劳寿命增加;且同体积掺量时,高应力水平疲劳寿命增强效果更明显;与素混凝土比较,其平均疲劳寿命最大增强37.86倍。基于疲劳理论统计疲劳寿命,得到疲劳寿命能较好的服从两参数和三参数Weibull分布,且得到P-S-N曲线和疲劳方程。基于最大应变,结合损伤量得到纤维体积掺量和应力水平对D-?曲线的具体影响。通过定义弹性模量来研究其衰减规律,发现不同体积掺量、不同应力水平下弹性模量的衰减速率和衰减跨度的具体体现规律。最后,探究循环最大挠度发展规律,得到了关于玄武岩纤维混凝土疲劳挠度发展的基本理论。


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