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纤维作为增强材料现广泛应用于混凝土建造、维修和加固,且混凝土很多以薄板形式存在。目前研究和应用的纤维形式主要为短纤维,织物属于新型增强材料,自重轻,耐腐蚀,具有良好的结构可设计性,增强效果更明显。因此,本论文在国内、外研究的基础上,选用短纤维和织物两种增强材料同时对混凝土进行增强增韧,实现增强的多层次性。基于使用效果和综合经济效益的考虑,短纤维选用聚丙烯短纤维,织物选用耐碱玻璃纤维格栅织物。本论文对短纤维与织物复合增强混凝土薄板的性能进行了试验和理论研究,具体如下:
首先,通过对聚丙烯短纤维和耐碱玻璃纤维格栅织物进行特性分析,得出它们都具有良好的性能,能够满足混凝土对增强材的要求。
其次,通过对素混凝土、短纤维与织物复合增强混凝土薄板的抗折、抗拉、抗冲击等性能进行试验研究,发现复合增强混凝土各项性能较素混凝土都有明显提高,改善了混凝土的脆性。从增强机理上看,短纤维三维乱向随机分布在混凝土中,改善了混凝土的内在品质;而织物作为一种连续纤维增强材料,纤维粗纱可沿主应力配置,定向、定位增强效率高。综上,两者属于不同层次增强混凝土,两者复合能发挥各自优势,可实现混凝土的高性能化。
再次,结合利用有限元方法对织物增强混凝土在受力过程中的裂纹扩展和应力分布进行数值模拟分析,探索了掺加织物,即织物增强对混凝土性能的影响规律。
最后,对本课题的进一步研究提出了设想和建议。