钢纤维自密实高强混凝土的制备及其性能研究

论文摘要

近年来随着结构工程的高层化和大跨化发展,以及严酷使用环境对混凝土性能要求越来越高,建设工程领域对高强超高强混凝土的需求日益强烈。但是,由于高强超高强混凝土的脆性较大,限制了其在工程中的广泛应用。采用钢纤维增韧可以从根本上降低超高强混凝土的脆性,并降低收缩和抑制裂缝生成。不过,制备高强超高强混凝土时水胶比较低,获得良好拌和物流动性相对不易,若进一步掺入纤维,势必严重影响混凝土的施工性能。制备施工性能良好的纤维增韧高强混凝土是钢筋复合高强混凝土的关键技术。这就迫切需要一种工作性能良好的混凝土基体。基于以上方面考虑,本论文提出了将钢纤维、高强、自密实这三种性能综合于一体的钢纤维自密实高强混凝土。采用钢纤维自密实高强混凝土可以提高混凝土强度、降低脆性、减小收缩、提高生产率、加快工程进度、改善工作环境等,具有很高的环境、社会效益以及经济效益。本论文通过测试不同水胶比、不同砂率和不同钢纤维掺量等对自密实高强混凝土拌和物性能的影响,研究了钢纤维自密实高强混凝土制备技术,测试了钢纤维自密实高强混凝土的力学性能,分析了钢纤维自密实高强混凝土的收缩变形和耐久性能,测试了钢纤维自密实高强混凝土的微观结构。研究结果表明:(1)通过降低水胶比(<0.25)、优化砂率和掺入微钢纤维等技术途径,制备出的水胶比为0.22、砂率为46%、钢纤维掺量为0.3%的钢纤维自密实高强混凝土抗压强度等级C90以上,抗折强度≥11MPa。(2)水胶比及砂率是决定收缩的重要因素,在本实验条件下不掺钢纤维时,水胶比0.22砂率46%的自密实高强混凝土的收缩最小。在自密实高强混凝土中掺入钢纤维可以有效抑制混凝土收缩。(3)本实验制备的自密实高强混凝土的抗冻性能良好,经300次冻融循环,相对动弹模量损失<2%,质量损失率<1%。掺入钢纤维可以增强自密实高强混凝土的抗硫酸盐侵蚀。(4)利用氮吸附法研究了高强自密实混凝土的孔结构特征,发现水胶比0.22、砂率46%的自密实高强混凝土的,细化了孔径,使浆体平均孔径减小,提高了浆体中﹤20nm微孔的比例,改善了混凝土孔结构; SEM扫描电镜实验,表明钢纤维与自密实高强混凝土的界面结合良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 高强超高强混凝土
• 1.1.1 高强超高强混凝土及其特点
• 1.1.2 高强混凝土研究及应用现状
• 1.2.纤维混凝土
• 1.2.1 钢纤维混凝土概述及特点
• 1.2.2 钢纤维混凝土研究及应用现状
• 1.3 自密实混凝土
• 1.3.1 自密实混凝土概述及特点
• 1.3.2 自密实混凝土研究及应用现状
• 1.4 课题意义及研究内容
• 1.4.1 课题背景和意义
• 1.4.2 研究内容
• 2. 试验原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 矿物掺合料
• 2.1.3 粗集料
• 2.1.4 细集料
• 2.1.5 高效减水剂
• 2.1.6 试验用纤维
• 2.1.7 拌合用水
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 钢纤维自密实混凝土拌合物性能试验
• 2.2.2 钢纤维自密实混凝土力学性能试验
• 2.2.3 钢纤维自密实混凝土收缩性能试验
• 2.2.4 钢纤维自密实混凝土抗冻性性能试验
• 2.2.5 钢纤维自密实混凝土抗硫酸盐侵蚀试验
• 2.2.6 混凝土微观结构测试方法
• 3 纤维自密实高强混凝土制备技术及其力学强度研究
• 3.1 钢纤维自密实高强混凝土制备技术研究
• 3.1.1 自密实高强混凝土配合比设计
• 3.1.2 自密实混凝土配合比设计调整
• 3.1.3 自密实混凝土工作性能测试
• 3.2 自密实高强混凝土工作性能试验结果
• 3.2.1 水胶比对自密实高强混凝土拌合物性能的影响
• 3.2.2 砂率对自密实高强混凝土拌合物性能的影响
• 3.2.3 纤维掺量对自密实高强混凝土拌合物性能的影响
• 3.3 自密实高强混凝土力学性能试验结果
• 3.3.1 水胶比对自密实高强混凝土力学性能的影响
• 3.3.2 砂率对自密实高强混凝土力学性能的影响
• 3.3.3 纤维掺量对自密实高强混凝土力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 4 钢纤维自密实高强混凝土收缩性能及耐久性研究
• 4.1 钢纤维自密实高强混凝土收缩性能研究
• 4.1.1 变量测量方法及本课题研究的试验方法
• 4.1.2 收缩变形
• 4.1.3 自密实高强混凝土的自收缩及干燥收缩
• 4.1.4 水胶比对自密实高强混凝土的收缩的影响
• 4.1.5 砂率对自密实高强混凝土的收缩的影响
• 4.1.6 纤维掺量对自密实高强混凝土收缩的影响
• 4.2 钢纤维自密实高强混凝土耐久性能研究
• 4.2.1 钢纤维自密实高强混凝土抗硫酸盐侵蚀
• 4.2.2 水胶比、砂率对自密实高强混凝土抗冻性的影响
• 4.3 本章小结
• 5. 钢纤维自密实高强混凝土微观结构研究
• 5.1 水泥石的孔结构测试与分析
• 5.1.1 试样的制备
• 5.1.2 实验结果及分析
• 5.2 微钢纤维与混凝土基体之间的界面微观结构
• 5.3 本章小结
• 6. 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录