掺PVA纤维混凝土的力学及变形性能研究

论文摘要

近年来,在改性混凝土的研究与应用中,纤维混凝土的地位越来越重要,目前工程应用中采用最多的有钢纤维、聚丙烯纤维和尼龙纤维等,聚乙烯醇纤维以其抗拉强度高、弹性模量高、耐酸、耐碱等特点逐渐受到人们的重视。本文围绕高性能混凝土在掺入聚乙烯醇纤维后的部分性能展开研究工作,研究内容包括:1)对新拌混凝土的工作性进行研究,发现在一定数量范围内的PVA纤维对高性能混凝土的工作性能无不良影响。采用新型分散工艺,并使用水洗法对纤维的分散性进行检验,发现纤维分散性良好。2)对PVA纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度进行试验研究,发现PVA纤维对混凝土强度略有提高。3)提出了塑性PVA纤维混凝土凝缩机理模型和阻裂模型,探讨了其阻裂机理,其优良性能和它的亲水性不可分割。通过对PVA纤维混凝土的凝缩性能和塑性开裂性能试验研究发现,PVA纤维掺量在0.9 kg/m~3以内对凝缩具有明显的抑制作用,大于这个掺量,改善效果提高微小。掺量为0.9 kg/m~3的PVA纤维可以较好地抑制混凝土塑性裂缝的产生,塑性裂缝的数量少于掺等量PP纤维的混凝土。4)通过光学和电子显微镜对硬化PVA纤维混凝土的破坏机理进行研究,探讨了纤维断裂破坏的过程和纤维的阻裂机理。通过试验发现掺加PVA纤维可以减少混凝土的干缩,但改善效果与其掺量有关。掺PVA纤维混凝土在28d内的干缩值小于PP纤维;当PVA纤维掺量大于0.64kg/m~3时,混凝土出现了双缝和多缝开裂的特征;不同掺量的PVA纤维砂浆比基准砂浆、PP纤维砂浆的初始开裂时间迟,且掺量增加,开裂时间推迟。5)结合实际工程对PVA纤维的工程应用效果进行分析研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 纤维混凝土的研究现状与发展前景
• 1.2.1 纤维混凝土的基本概念
• 1.2.2 常用纤维混凝土的特性和发展状况
• 1.3 研究的目的及意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 原材料与研究方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 集料
• 2.1.3 粉煤灰
• 2.1.4 外加剂
• 2.1.5 纤维
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 试验模具以及主要测量仪器
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 研究方法
• 第三章 PVA 纤维混凝土的力学性能研究
• 3.1 新拌PVA 纤维混凝土的工作性能
• 3.1.1 原材料、配合比及试验方法
• 3.1.2 PVA 纤维在混凝土中的分散性试验
• 3.1.3 新型分散性工艺
• 3.1.4 纤维分散性检验结果及分析
• 3.1.5 PVA 纤维对混凝土稠度的影响
• 3.1.6 PVA 纤维对砂浆凝结时间的影响
• 3.1.7 PVA 纤维对混凝土含气量的影响
• 3.2 硬化PVA 纤维混凝土物理力学性能
• 3.2.1 原材料及配合比
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 掺PVA 纤维对混凝土抗压强度的影响
• 3.2.4 掺PVA 纤维对混凝土抗拉强度的影响
• 3.2.5 纤维掺量对混凝土强度影响模型的建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 塑性PVA 纤维混凝土变形及开裂特征分析
• 4.1 PVA 纤维混凝土凝结收缩试验
• 4.1.1 原材料及配合比
• 4.1.2 试验方法及评价方法
• 4.1.3 试验结果分析与讨论
• 4.1.4 PVA 纤维混凝土凝缩数学模型的建立
• 4.2 PVA 纤维混凝土平板法塑性收缩开裂试验研究
• 4.2.1 试验原材料和配合比
• 4.2.2 试验方法及评价方法
• 4.2.3 试验结果及分析
• 4.3 PVA 纤维对混凝土塑性收缩开裂改善机理研究
• 4.3.1 PVA 纤维的分子特性及亲水性分析
• 4.3.2 塑性收缩及其裂缝产生机理
• 4.3.3 PVA 纤维改善塑性收缩、开裂机理
• 4.4 本章小结
• 第五章 硬化PVA 纤维混凝土干缩变形及阻裂机理探讨
• 5.1 纤维对混凝土干缩性能影响
• 5.1.1 试验原材料及配合比
• 5.1.2 试验方法及结果处理
• 5.1.3 试验结果与讨论
• 5.2 纤维对混凝土裂缝形成与扩展影响
• 5.2.1 试验原材料和方法
• 5.2.2 试验结果分析与讨论
• 5.3 不同品种纤维抑制混凝土干缩开裂微观观察与分析
• 5.3.1 纤维表面形貌分析
• 5.3.2 纤维与基体的界面
• 5.3.3 纤维混凝土开裂破坏过程分析
• 5.3.4 PVA 纤维改善混凝土干缩开裂机理研究
• 5.4 PVA 纤维抑制硬化混凝土开裂机理的研究
• 5.4.1 纤维间距理论
• 5.4.2 复合力学理论
• 5.4.3 顺向不连续纤维复合材料的理论
• 5.4.4 乱向不连续纤维复合材理论
• 5.5 本章小结
• 第六章 PVA 纤维混凝土的工程应用
• 6.1 京杭运河扩容工程皂河三线船闸工程概况
• 6.2 闸室墙及船闸工程出现的问题
• 6.2.1 闸室墙施工出现问题介绍
• 6.2.2 裂缝产生原因分析
• 6.2.3 防治措施建议
• 6.3 实施方案
• 6.4 PVA 纤维混凝土材料与配合比
• 6.5 现场施工工艺研究
• 6.5.1 工艺流程介绍
• 6.5.2 施工概况
• 6.5.3 PVA 纤维混凝土施工特点分析
• 6.6 工程效果
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文及参与的科研工作