纤维混凝土界面性能及纤维作用机理的研究.pfg.pdf.pdf

摘要摘要水泥混凝土是近代最广泛使用的建筑材料,也是当前最大宗的人造材料。由于混凝土具有良好的耐水性、可塑性和原料来源广、生产工艺简单、生产成本低、应用方便等优点一直为工程界所青睐。从发展趋势来看,在今后相当长的时期内水泥混凝土仍起着不可替代的作用,仍将是应用最广、用量最大的建筑材料。但混凝土的自身缺陷也限制了它的应用范围和效果。纤维混凝土可有效的改善混凝土的性能,所以自纤维混凝土问世以来一直受到国内外研究机构和学者的重视。本文研究了纤维在混凝土中的作用机理,分析、总结提出了提高纤维混凝土性能的有效方法和途径。首先研究了纤维与混凝土基体之间界面的粘结性能。从理论方面计算了纤维受力后在脱粘和拔出过程中界面剪应力的变化。并采用弹簧粘结单元用有限元方法模拟了纤维与基体的粘结性能。其次从两方面分析和研究了纤维对混凝土改性的机理。在混凝土硬化过程中纤维改善了混凝土的内部结构,主要表现在减少了混凝土的塑性裂纹和内部微裂纹的数量和尺寸,提高了混凝土材料介质的连续性,从而改善了混凝土的综合性能。在纤维混凝土受力过程中纤维改变了混凝土基体的应力场,从而改变了纤维混凝土的力学性能。然后运用断裂力学的观点和方法分析了纤维对混凝土的增强、增韧机理。计算过程中考虑了纤维与混凝土之间相互粘结并滑移的真实过程。在纤维混凝土受力过程中,纤维起到阻止混凝土中原有裂纹以及受力过程中新生裂纹扩展的作用。特别是裂纹上桥联纤维的阻裂作用,使纤维混凝土的强度和韧性得到了不同程度的提高。提高纤维与混凝土界面过渡区的密实度,增加纤维的掺量、长度和表面的粗糙度,都可有效的提高纤维混凝土的强度和韧性。从纤维混凝土的破坏机理出发,推导了纤维混凝土抗拉强度的计算公式。最后总结了纤维对混凝土改性的机理和提高纤维混凝土性能的有效方法,并对进一步的研究工作提出了建议和设想。关键词:纤维混凝土;有限元:界面粘结;阻裂作用;应力强度因子广东省科技计划项目(C11301),广东省自然科学基金资助(010025) I 广东工业大学工学硕士学位论文 ABSTRACT Concrete ismost extensively used as architectural materials inlatterday and isthe largest artificialmaterials isprevalent incivilengineering because ofits waterproof,plasticity,abundance,cheapness and easy itisbelieved thatnothing can displace concrete as the most extensive architectural materials in a long in the same time the flaws of the concrete prevent itselffrom application and good use offiber concrete can improve theperformance of concrete,SO itisconcerned more and more by research institutions and scholars since e intobeing. This paper studies themechanism ofchanging infiber concrete and summarizes the methods ofimproving performance offiber main tasks ofthepresent paper are asfollows." Firstly,the interfaeialperformance between fibersand concrete the change ofshear stress intheinterface isdeduced intheoretical way afterthefibers are disengaged and pulled out from addition,the spring element isused to simulate thebond between fibersand concrete inFEM. Next,the improvement offibers toconcrete isanalyzed from two the