【摘 要】
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玄武岩纤维透水混凝土是一种复合材料,主要由粗骨料和胶凝材料组成,通过特定几何形状的不连续细玄武岩纤维的随机分布进行加固。玄武岩纤维-透水混凝土特定的组合结构可以充分发挥玄武岩纤维和透水混凝土共同承受载荷和变形的各自优势,有效增强透水混凝土的力学性能。为研究不同玄武岩纤维参数（直径、长度、掺量）条件下玄武岩纤维透水混凝土力学性能（抗压性能、劈裂抗拉性能）的变化规律,本文采用试验和数值模拟相结合的方法
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玄武岩纤维透水混凝土是一种复合材料,主要由粗骨料和胶凝材料组成,通过特定几何形状的不连续细玄武岩纤维的随机分布进行加固。玄武岩纤维-透水混凝土特定的组合结构可以充分发挥玄武岩纤维和透水混凝土共同承受载荷和变形的各自优势,有效增强透水混凝土的力学性能。为研究不同玄武岩纤维参数（直径、长度、掺量）条件下玄武岩纤维透水混凝土力学性能（抗压性能、劈裂抗拉性能）的变化规律,本文采用试验和数值模拟相结合的方法对玄武岩纤维透水混凝土力学性能进行了系统研究。研究内容和结论如下:（1）玄武岩纤维透水混凝土抗压强度试验与劈裂抗拉强度试验研究。进行了不同玄武岩纤维参数（直径、长度、掺量）的24组玄武岩纤维透水混凝土力学性能试验。试验结果表明:与透水混凝土相比,玄武岩纤维的掺入对透水混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有大幅度提升。随着纤维直径的增大,透水混凝土抗压强度减小;劈裂抗拉强度先增大后减小。随着纤维长度的增加,透水混凝土抗压强度增大;劈裂抗拉强度呈先增大后减小趋势。随着纤维掺量的增加,透水混凝土抗压强度先增大后减小;劈裂抗拉强度持续增大。（2）玄武岩纤维透水混凝土三维细观模型的建立。进行透水混凝土CT扫描试验获取透水混凝土连续断层图像,利用Mimics软件对CT图像进行中值滤波和阈值分割处理,确定混凝土阈值范围,保存混凝土基体二值蒙版,基于蒙版数据建立透水混凝土三维模型并计算有限元体网格。在ABAQUS有限元软件中基于Python语言开发了一种基于体网格数据的纤维随机分布脚本程序,采用嵌入的方式将纤维嵌入到透水混凝土中,建立了玄武岩纤维透水混凝土三维有限元模型。（3）玄武岩纤维透水混凝土力学性能数值模拟。在ABAQUS有限元软件中首先对透水混凝土进行抗压强度、劈裂抗拉强度数值模拟,采用试错法通过对比试验结果与模拟结果对材料参数进行逐一调整,通过多次匹配确定混凝土材料细观参数。在玄武岩纤维透水混凝土力学性能数值模拟中,对混凝土基体与玄武岩纤维分别赋予材料参数,进行不同玄武岩纤维参数（直径、长度、掺量）的透水混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度数值模拟,通过对比室内试验结果与数值模拟结果,验证了采用有限元法进行纤维透水混凝土力学性能数值模拟的可行性,通过数值模拟损伤云图与室内试验得到的试件破坏形式吻合,验证了模型的有效性。
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