论文部分内容阅读
随着我国经济的高速发展,桥梁承担的交通运输量越来越大,同时衍生出一些问题,如混凝土开裂、伸缩缝损坏、路面渗水、桥面出现严重损坏等。长大桥梁桥面混凝土层在超载及动荷载作用下容易导致桥梁关键部位产生裂缝,在非正常状态下工作,日积月累耐久性变差,疲劳损伤不可避免。研究表明:在混凝土中加入纤维可以提升混凝土的抗裂韧性以及耐久性,增大结构的使用寿命。近几年兴起的玄武岩纤维(BF)是一种力学性能高、绿色环保的材料,由它制备的玄武岩纤维混凝土(BFRC)具有较高的应用价值。但是,短切玄武岩纤维对混凝土流动性的影响较大,在搅拌时易发生结团现象,给施工带来不便。本文通过改进玄武岩纤维制备工艺,制备出一种加捻玄武岩纤维束,并将其用于增强混凝土材料;通过试验和模拟两种途径,对短切玄武岩纤维与玄武岩纤维束混凝土性能进行对比研究。首先,进行了不同体积掺量的5组短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验。试验结果表明:随着纤维掺量的增大,拌合物流动性逐渐降低;纤维的掺入降低了混凝土的抗压强度,28 d劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提升了4.22%、3.6%;其次,进行了不同体积掺量、不同直径的6组玄武岩纤维束混凝土力学性能试验,并将同体积掺量(0.2%)的短切玄武岩纤维与玄武岩纤维束混凝土进行对比。研究表明:掺入玄武岩纤维束可以显著增强混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度,相同掺量下(0.2%)玄武岩纤维束增强混凝土力学性能的效果更好;同时通过拌合物流动性对比,发现玄武岩纤维束较短切玄武岩纤维对混凝土流动度的影响更小。然后,进行了不同体积掺量、不同直径的6组玄武岩纤维束混凝土断裂性能试验。研究发现:玄武岩纤维束可以显著提高混凝土的断裂性能。随着纤维掺量的增大,峰值荷载、起裂韧度、失稳韧度逐渐提升;0.2 mm、0.5 mm、0.8 mm三种纤维束直径中,0.2 mm直径的纤维束对混凝土断裂性能的提升效果最好;最后,以0%、0.2%掺量的玄武岩纤维束混凝土抗折试验的数据为基础,利用ABAQUS有限元软件进行了玄武岩纤维束混凝土抗折试验的数值模拟,并将模拟结果与试验对比,验证了数值模拟的有效性和准确性;通过模拟玄武岩纤维束混凝土单轴压缩试验,研究玄武岩纤维束掺量、长度、直径对混凝土抗压强度的影响。结果发现:随着掺量的增大抗压韧性逐渐提升;长度的变化对抗压强度无明显影响;当掺量一定时,适当增大纤维长径比可以提高混凝土的抗压强度。