玄武岩纤维橡胶混凝土抗压强度及其与孔结构关系的研究与模拟

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:bidhq0716
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近年来,对于混凝土复合材料的研究及成果不断涌现。橡胶混凝土以其优良的耐久性、减震性以及低成本、低能耗等特点而广泛应用于建筑工程、道路工程等众多领域。但橡胶粒(粉)在改善混凝土性能的同时却降低了其强度。而纤维对于混凝土强度的改善具有积极的作用。在众多种类的纤维中,玄武岩纤维具有天然性、力学性能优良等特点,被誉为无污染的“万能”纤维。因此,本文运用不同粒径的橡胶粒(粉)与玄武岩纤维进行混掺,对玄武岩纤维橡胶混凝土的抗压强度及其孔结构进行了研究。本文的主要成果有:(1)抗压强度研究结果表明:玄武岩纤维橡胶混凝土的前期抗压强度较后期有较大的增长,在每个龄期下,纤维掺量相同时橡胶掺量越多抗压强度越小,而在橡胶粒掺量相同的条件下,纤维掺量为2.0Kg/m3时混凝土的抗压强度最高。(2)建立了复合混凝土模型,并推导出弹性模量的计算方法。有力地解释了“混凝土的弹性模量随着玄武岩纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粒径的减小而减小,随着橡胶掺量的增加而减小”这一变化规律。(3)运用Weibull分布建立了玄武岩纤维橡胶混凝土的损伤本构方程,理论结果与试验应力-应变曲线吻合良好。(4)运用多重分形理论对孔结构的分析结果表明:玄武岩纤维及橡胶粒(粉)的掺入能够明显改善混凝土的孔径分布范围,减小非均匀程度,减小离散程度。(5)通过灰色关联分析对混凝土强度与孔结构的分析得知:孔结构特征参数中影响程度大小排序为:比表面积>间距系数>平均弦长>气泡频率>含气量,孔径分布:小于100μm>100~200μm>200~300μm>300~400μm>400μm,多重分形参数:D1/D0>D1>D0>Δβ>Δf。(6)ABAQUS对混凝土孔洞尖端应力集中的研究表明,橡胶能够显著降低孔洞尖端的应力集中程度。
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