定向纤维增强水泥薄板的制备和性能研究开题报告

 2022-01-11 18:59:31

全文总字数:4629字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着我国经济的腾飞,我国的基础建设工程迅猛发展,水泥混凝土作为最为普通的需求最大的建筑材料,其性能的优劣关系到人民生命安全和财产安全。纤维增强混凝土(fibre reinforced concrete,frc)作为一种新型的水泥基增强材料,能改善混凝土的力学性能,改善了混凝土韧性差、遇震受弯易损坏的缺点,可广泛应用于高层建筑、大跨桥梁、海洋工程、水利工程等领域。现阶段我国正面临着更加多元化和复杂化的安全挑战。以美国为首的西方国家对我国俯视眈眈,这些西方列强加快军事改革的步伐,大力发展高新军事技术,在武器装备方面日新月异,已研制出大量高精确制导和杀伤力强的新式武器,能迅速摧毁埋藏在地下的指挥中心。在未来的战争中,这些高杀伤力、高精确度制导的新型武器将成为主要的打击手段。现有的防护工程将面临严峻的考验,难以适应实际战场环境对防护工程需求。因此,研究和制备纤维增强混凝土在改善混凝土的服役寿命和国防建设方面具有重要的意义。

通常情况下,纤维在混凝土中是无序的,当裂纹附近的纤维分布不均匀时,纤维无法起到“桥接”混凝土基体的作用,在混凝土中的功能大大减弱,甚至促使裂纹的扩展[1][2][3]。杨克家[4]等人的研究表明,frc中纤维排布方式显著影响其力学性能。为实现纤维分布的定向化,部分学者做了相关的研究,目前制备定向纤维增强混凝土(aligned fibre reinforced concrete,afrc)主要有以下两种方法:

①使用磁场控制钢纤维分布。陈宁[5]等人从钢纤维具有铁磁性出发,提出了使用磁场控制钢纤维的方向从而制备afrc的构想。慕儒[6]等人在钢纤维混凝土拌合物搅拌完成后,利用其未初凝前流动性好的特点,将拌合物注入塑料试模并利用均匀电磁场控制钢纤维方向,成功制备出了afrc。

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2. 研究的基本内容与方案

本研究拟制备出一种力学性能优异的超高性能定向纤维增强混凝土,通过调整钢纤维的体积掺量、浇筑方式、加入方式等因素对afrc力学性能的影响,探索出一种制备超高性能纤维增强混凝土板的制备工艺。

2.1 原材料

本研究拟使用p·ii 52.5水泥、粉煤灰、硅灰作为胶凝材料(化学组成见表1);天然河砂(细度20-1.25mm)作为骨料;使用高效聚羧酸减水剂(固含量20%,减水率30%以上);使用的钢纤维为细直形,长13mm,直径0.6mm,密度约7.8g/cm3;使用塑料板自制相应尺寸的模具。

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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第5-8周:按照设计方案,进行frc薄板试件的制备实验。

第9-11周:进行frc的力学性能测试与分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 梁兴文,胡翱翔,于婧,等.钢纤维对超高性能混凝土抗弯力学性能的影响[j].复合材料学报,2018,35(3):722-731.

[2] 张井财,薛启超,何建.钢纤维混凝土裂缝扩展的双k准则研究[j].混凝土,2016(9): 16-20.

[3] 刘广新.建筑混凝土裂缝的控制[j].建筑·建材·装饰,2017(22):134-134.

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