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高强高韧性桥面铺装混凝土制备及其性能研究
| 论文题名： | 高强高韧性桥面铺装混凝土制备及其性能研究 |
| 关键词： | 桥面铺装材料;混杂纤维混凝土结构;力学性能;硬化特征;抗压强度 |
| 摘要： | 水泥混凝土由于原材料丰富、强度高、刚度大和性价比高等优点而成为重要的桥面铺装材料之一。但水泥混凝土的抗拉强度低、脆性大,易开裂,因而在交通荷载、自然因素与收缩应力等综合作用下,较易出现裂缝和断裂等病害,且病害一旦形成,修复难度较大,将严重影响桥梁的安全性和桥面铺装的耐久性。本文采用混杂纤维增强技术手段,综合考虑混凝土工作性、力学性能和弯曲性能,从多尺度角度对混凝土进行了增强增韧设计,制备出了具有变形硬化特征的高强高韧性水泥混凝土桥面铺装材料,并对其性能进行了深入研究。 论文从单纤维增强混凝土入手,对聚乙烯纤维(PE)混凝土和聚丙烯粗合成纤维(CPP)混凝土的力学性能和弯曲性能进行了研究。结果表明,单纤维混凝土抗压强度可达60MPa,单纤维混凝土的变形性能有所改善,混凝土荷载-挠度曲线由脆性破坏变为变形急速软化,具有一定的裂后承载能力,但混凝土的弯曲韧性仍较差,单纤维增韧方式不能使混凝土获得高韧性。 基于混凝土多相、多尺度层次的非均质结构特性,结合单纤维增韧的试验结果,本文采用了两种不同性质和不同尺度的纤维混杂增强增韧体系—聚乙烯纤维与聚丙烯粗合成纤维混杂体系,对混凝土内不同结构和性能层次进行了逐级强化与增韧,制备出了高强高韧性混杂纤维混凝土,并通过抗压强度试验、四点弯曲试验、纤维/基体界面改性试验和耐磨性试验对混杂纤维混凝土性能进行了全面研究。结果表明,混凝土抗压强度超过60MPa,抗弯拉强度可达8MPa;混凝土弯曲性能显著提高,荷载-挠度曲线饱满并具备变性硬化特征,裂后承载保持能力较强;混杂纤维混凝土的韧性指数与残余强度系数明显提高,均超过理想弹塑性材料,抗弯拉韧性水平多数为3,部分可达4;CPP纤维/基体界面改性后,粘结强度提高,界面区结构更为密实,界面微结构得以强化,在宏观上可延缓大裂缝的扩展与混凝土的破坏,辅助细观尺度的增韧,有效提高混凝土的弯曲韧性;材料耐磨性与抗渗性随粗集料体积水平提高而降低,因此粗集料水平不宜过高。 |
| 作者： | 李永鹏 |
| 专业： | 道路材料科学与工程 |
| 导师： | 陈拴发;盛艳萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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