纖維納米混凝土基本性能.pdf

1、混凝土是當(dāng)今土木工程中用途最廣、用量最大的建筑材料之一。近年來,隨著混凝土結(jié)構(gòu)在高層、高聳、大跨、特殊使用條件和嚴酷的環(huán)境(如海上石油鉆井平臺、海底隧道、核設(shè)施及航天工程)應(yīng)用的深入,對其工作性能和力學(xué)性能等提出了新的要求。為了滿足工程實際對混凝土高性能的需求,需要改善混凝土材料性能,制備出較好工作性能和力學(xué)性能的新型混凝土材料。
　　 本文采用微細觀雙重復(fù)合化手段,將纖維和納米材料(納米CaCO3和納米SiO2)同時摻入混凝土

2、中,研究纖維納米混凝土工作性能、力學(xué)性能和變形性能,并利用微觀測試方法對其進行微觀物相分析,從微觀層次上分析和討論其宏觀試驗結(jié)果;探討纖維、納米材料對纖維納米混凝土性能的影響機理以及其工作性能和力學(xué)性能隨纖維、納米材料摻量的變化規(guī)律,并建立其理論計算模型和公式。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　 (1)通過對13個不同配合比纖維納米混凝土拌合物工作性能試驗,系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對

3、纖維納米混凝土試件工作性能的影響。結(jié)果表明,隨鋼纖維摻量增加,纖維納米混凝土坍落度逐漸減小,摻量增大到1.5％時,降幅達到37.5%;隨納米CaCO3摻量增加,坍落度先增加后減小,初凝時間逐漸縮短,終凝時間變化不顯著;隨納米SiO2摻量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝終凝時間縮短;隨水膠比增大,坍落度快速增大,初凝終凝時間迅速延長。
　　 (2)通過117個150×150×150mm立方體試件的抗壓強度試驗、117個150×15

4、0×150mm立方體試件的劈拉強度試驗、39個150×150×150mm立方體試件的劈拉.變形試驗、117個100×100×400mm小梁的抗彎強度試驗、39個100×100×400mm小梁的抗彎.變形試驗及39個150×150×300mm棱柱體試件軸壓應(yīng)力.應(yīng)變關(guān)系試驗,系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對纖維納米混凝土試件力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,隨鋼纖維摻量的增加,纖維納米混凝土各齡期強

5、度均呈增大趨勢,早期劈拉強度增幅達30.6%,試件的荷載一撓度曲線愈加豐滿,呈現(xiàn)明顯的階段性,變形能力提高;納米CaCO3和納米SiO2摻量在0‰-1%范圍,隨摻量增加,纖維納米混凝土各齡期強度呈增大趨勢,塑性變形性能提高,當(dāng)摻量達到2%時,p-δ曲線下包圍的面積減小,塑性變形能力降低,但仍高于不摻納米材料對比組;隨水膠比增大,纖維納米混凝土試件各齡期承載力均明顯下降,抗壓強度、劈拉強度及降低、塑性變形能力有所改善,抗彎極限荷載和極限變

6、形呈減小趨勢,韌性和延性降低。
　　 (3)系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米材料摻量、水膠比和齡期等因素對纖維納米混凝土試件強度發(fā)展的影響規(guī)律。結(jié)果表明,纖維納米混凝土抗壓強度、劈拉強度及抗折強度與齡期的對數(shù)成正比例關(guān)系;建立了纖維納米混凝土抗壓強度、劈拉強度及抗折強度與齡期、鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量及水膠比的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。
　　 (4)通過對纖維納米混凝土水泥石基體的掃描電鏡微觀形貌觀測,從微觀層