超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制品研究.pdf

1、新型超高強(qiáng)水泥基材料復(fù)合材料(UHSCC)，以其優(yōu)異的抗壓、抗彎、抗拉、耐磨、耐腐蝕等超強(qiáng)耐久性性能，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)高強(qiáng)及超高強(qiáng)水泥基材料表現(xiàn)出脆性大、收縮大，早期開(kāi)裂嚴(yán)重等一系列突出問(wèn)題，本文利用天然河砂，粉煤灰、礦粉、硅灰等礦物摻合料，以及不同摻量鋼纖維制備系列超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。研究其基本物理力學(xué)性能、水化性能、干縮及早期抗裂性能?；趦?yōu)選配比制備超高強(qiáng)鋼纖維水泥基復(fù)合材料檢查井蓋，研究鋼纖維體積摻量、井

2、蓋厚度、配筋與否、筋材類(lèi)型（鋼筋和FRP筋）等對(duì)其撓度的影響，并分析了檢查井蓋的破壞模型和經(jīng)濟(jì)效益。研究結(jié)果如下：
　　1.超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料中單摻粉煤灰或礦粉時(shí)可以明顯改善其工作性，硅灰則顯著降低其工作性。隨鋼纖維摻量的增加，超高強(qiáng)水泥基材料的工作性逐級(jí)降低，但摻高效減水劑可改善其工作性。
　　2.超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的抗壓及抗折強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加而增加。相比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，純水泥試樣蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加了3.5％

3、，熱水養(yǎng)護(hù)時(shí)降低了12.1％，蒸汽或熱水養(yǎng)護(hù)時(shí)抗折強(qiáng)度降低了1.4％～2.4％。單摻礦物摻和料時(shí)，超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的抗壓和抗折強(qiáng)度均相應(yīng)增加;蒸汽或熱水養(yǎng)護(hù)下，相比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，單摻粉煤灰或礦粉時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低了1％～12.1％，抗折強(qiáng)度降低了15％～20％;同樣單摻硅灰時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加了3.3％～16.8％，而抗折強(qiáng)度的發(fā)展有增有減。三摻時(shí)抗壓強(qiáng)度則降低了14％～21％，抗折強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)制度的不同有增有減。當(dāng)鋼纖維摻量為0～1.0

4、％時(shí)，抗壓強(qiáng)度增幅較小甚至降低，當(dāng)摻量為1.5％～2.0％時(shí)，增加值低于28.4％，抗折強(qiáng)度隨鋼纖維摻量的增加而增加，摻礦粉為最佳摻和料，鋼纖維最佳摻量為1.5％。
　　3.超聲波法是測(cè)試超高強(qiáng)水泥基材料早期水化的有效手段，對(duì)比純水泥試樣波速發(fā)展規(guī)律，摻加礦物摻和料后，早期更多表現(xiàn)出微集料效應(yīng)，且摻加硅灰的試樣微集料效應(yīng)表現(xiàn)更加明顯。純水泥試樣隨齡期的增加，Ca(OH)2含量逐漸增加，不同養(yǎng)護(hù)制度下水化程度排序?yàn)?蒸汽養(yǎng)護(hù)3d＞標(biāo)

5、準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d＞熱水養(yǎng)護(hù)3d;隨著摻和料的不同，水化進(jìn)程不同，其中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)，單摻粉煤灰或礦粉試樣后期Ca(OH)2含量降低，則體現(xiàn)出粉煤灰或礦粉的二次水化能力大小;通過(guò)對(duì)比Ca(OH)2含量，則推測(cè)出摻加硅灰對(duì)復(fù)合材料的早期強(qiáng)度有較大影響;蒸汽或熱水養(yǎng)護(hù)時(shí)，各試樣中Ca(OH)2含量排序:純水泥＞粉煤灰＞三摻＞礦粉＞硅灰。
　　4.摻加礦物摻和料可以顯著降低超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的總孔隙率，對(duì)于細(xì)化孔結(jié)構(gòu)，各摻和料排序:礦粉＞粉煤灰

6、＞硅灰＞三摻，比較兩種高溫養(yǎng)護(hù)制度得出結(jié)論:蒸汽養(yǎng)護(hù)優(yōu)于熱水養(yǎng)護(hù)。
　　5.通過(guò)摻加礦物摻和料和摻加鋼纖維充分降低了超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的干縮，其中摻加粉煤灰或礦粉時(shí)，干縮率降低最為顯著，當(dāng)鋼纖維摻量增至1.5％～2.0％時(shí)，干縮率降低較少;摻加粉煤灰時(shí)，超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料早期開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)顯著降低，摻加鋼纖維后，抗裂等級(jí)降低，阻裂效果明顯增強(qiáng)，其中摻加1.5％鋼纖維時(shí)，阻裂效果最佳。
　　6.采用500t大型壓力成型機(jī)械壓制成