高温后玄武岩纤维混凝土断裂性能试验研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100231硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：结构工程论文题目：高温后玄武岩纤维混凝土断裂性能试验研究英文题目：Experimentalstudyonthemechanicalpropertiesanddamageevolutionofbasaltfiberreinforcedconcreteafterhightemperature学生姓名：宋博导师姓名：赵燕茹教授二○一八年四月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要混凝土结构的高温后断裂性能是土木工程研究中的一个重要课题。火灾产生的高温会导致混凝土材料微观

2、结构发生变化，承载力下降，断裂性能恶化。而玄武岩纤维具有良好的力学性能，其掺入到混凝土中，有明显的增强增韧作用，在改善混凝土的断裂性能方面有较好的前景。本文针对高温后玄武岩纤维混凝土的烧失量、抗压强度进行了试验研究，通过数字图像相关（DIC）技术测试高温后玄武岩纤维混凝土抗压试件抗压峰值应变，同时采用三点弯曲切口梁断裂试验、常规试验方法（应变片和激光引伸计）和DIC试验方法测试了混凝土试件的位移和应变，采用混凝土的双K断裂模型计算其断裂力学参数，分析其裂缝扩展特性。利用修正后的混凝土断裂能公式，分析断裂破坏过程中，混凝土单位面积开裂所需的能量。并通过等效弯曲韧度分析混凝土

3、的弯曲韧性。主要研究结果如下：（1）试件烧失量随温度升高的变化趋势存在三个3个阶段：快速上升（20℃-400℃）→小幅上升（400℃-600℃）→快速上升（600℃-800℃）。三点弯曲切口梁烧失量曲线的上升幅度要略大于抗压试件，且烧失量最大值高于抗压试件。混凝土抗压峰值应变在400℃之前，缓慢增加。在400℃以后，峰值应变随温度升高的增加速率明显加快。（2）随环境温度的升高，混凝土的起裂断裂韧度Kini呈现单调下降的趋势。而混凝土的失稳断裂韧度Kun呈现先线性上升（20℃-400℃）后显著下降（400℃-800℃）的趋势。混凝土的起裂断裂韧度Kini随纤维体积掺量的增加

4、变化趋势不明显，可认为玄武岩纤维对于混凝土的起裂断裂韧度Kini几乎无影响。混凝土的失稳断裂韧度Kun随纤维体积掺量的增加呈现先上升（0.0%-0.4%）后下降（0.4%-0.6%）的变化趋势。（3）混凝土的断裂能GF随温度的升高存在2个变化阶段，即：小幅上升（20℃-400℃）→大幅下降（400℃-800℃）。随纤维体积掺量的增加呈现先增大后减小的趋势。当纤维体积掺量为0.4%时，混凝土断裂能GF最大。（4）混凝土的弯曲韧性在温度小于400℃时，随温度的升高而增大，温度在400℃—600℃时，随温度的升高而降低，当温度大于600℃时，随温度升高的变化趋势不稳定，但变化幅

5、度很小。随纤维掺量的增加，弯曲韧性呈现先增大后减小的趋势。玄武岩纤维对混凝土的增韧作用从大到小排列为：大变形阶段>中变形阶段>小变形阶段>微变形阶段。混凝土的变形越大，玄武岩纤维的增韧作用越显著。（5）采用DIC试验方法测得的起裂荷载Pini与粘贴应变片测得的结果总体相差不大，吻合程度较高。采用DIC试验方法测得的裂缝口张开位移CMOD相比激光引伸计所测得的结果误差更小，更加接近实际值。采用DIC试验方法测试试件的挠度I内蒙古工业大学硕士学位论文时，与试验机显示的结果吻合程度较好，两种试验结果规律一致且数值很接近。可知，DIC方法可有效测定混凝土的断裂参数。关键词：玄武岩

6、纤维混凝土；高温；数字图像相关；断裂力学；弯曲韧性II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractThefracturepropertiesofconcretestructuresaftertheelevatedtemperatureisanessentialresearchsubjectinthefieldofcivilengineering.Thehightemperaturegeneratedbythefirewillleadtothemicrostructurechangeoftheconcretematerial,thebearingcapacitydecline

7、andthefractureperformancedeterioration.Thebasaltfiberhasgoodmechanicalproperties,soaddingbasaltfiberintoconcretecanenhancedstrengthandtoughnessofconcreteanditalsohasagoodprospectinimprovingthefracturepropertiesofconcrete.Inthispaper,anexperimentalstudywasconductedon