PVA纤维混凝土力学性能及冻融损伤规律试验研究

发布时间：2020-11-06 14:36

　　 混凝土是当今用量最大、用途最广的建筑材料。混凝土具有诸多优良的物理性能,但抗拉强度低、抗裂性差等缺点使其在实际工程中的应用受到了很大的限制。此外,在我国东北、华北等严寒地区,混凝土建筑物常常会出现严重的冻融破坏现象,这极大地影响了建筑物的正常使用,后期的维修或重建也造成了大量的人力、物力及财力的浪费。因此,如何在环保且经济的条件下提升混凝土力学性能、抗裂性及抗冻性已成为建筑行业的研究重点。本文以纤维长度(8mm、12mm)、纤维掺量(0.03%、0.05%、0.07%、0.1%)为主要变量,围绕基准及PVA纤维混凝土进行了一系列试验研究,旨在为相关实际工程提供参考,并推动PVA纤维混凝土的发展。论文主要研究内容及成果如下:(1)围绕基准及PVA纤维混凝土开展物理力学性能试验,进而研究PVA纤维掺量对混凝土早期抗裂性、抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:在本试验的掺量范围内,PVA纤维能有效改善混凝土的早期开裂,且早期抗裂能力与掺量呈正相关,当掺入0.1%的8mmPVA纤维后,裂缝降低系数高达96.77%;掺入PVA纤维可略微提升混凝土的抗压强度,提升幅度最大仅为2.40%;PVA纤维能有效提升混凝土的抗折强度及劈裂抗拉强度,且掺量越大,强度越大,当掺入0.1%的12mmPVA纤维后,混凝土的抗折强度及劈裂抗拉强度均达到最高,分别为6.2MPa、4.07MPa,较基准分别提升了31.91%、38.44%。(2)对基准及PVA纤维混凝土取样并进行SEM扫描试验,从微观的角度探究PVA纤维混凝土的增强机理。经试验发现,PVA纤维在基体中能展现良好的黏结性,提升了混凝土自身密实度,阻碍了裂缝的产生及扩展,改善了混凝土内部缺陷,PVA纤维亦能与混凝土共同受力。因此,PVA纤维可以提升混凝土的性能。(3)围绕基准及PVA纤维混凝土开展0~200次快速冻融循环试验,研究了PVA纤维及其掺量对混凝土强度损失率、质量损失率及相对动弹模量的影响,并结合质量衰减及动弹模量衰减建立了抗冻性评价参数w。研究发现:在冻融循环作用下,掺入PVA纤维可有效增强混凝土抗剥落能力,改善了冻融后混凝土内部结构,进而提升了混凝土的抗冻性。在本试验的掺量范围内,混凝土抗冻性与PVA纤维掺量呈正相关。其中,掺入0.1%的8mmPVA纤维后,混凝土的抗冻性达到最佳,经200次冻融循环后,质量损失率仅为1.56%,相对动弹模量可达78.65%,抗压强度及抗折强度损失率分别为34.99%、30.00%,抗冻性评价参数w为0.320。(4)基于动弹模量建立了指数函数、一元二次函数及Weibull分布函数模型。经对比后发现,Weibull分布下的函数模型更适用于描绘PVA纤维混凝土动弹模量的衰减过程。
【学位单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

作为一种多孔多相的复杂结构，也存在自重大、脆性大、易开裂、抗拉强度低等固有缺陷[1]。这些缺陷极大地限制了混凝土在实际工程中的使用，也阻碍了混凝土本身进一步的发展。目前，混凝土建筑物的设计重心主要集中于安全性及使用性上，常常忽视了外界环境对建筑物造成的损害。若混凝土长期处于有害环境中，其耐久性会逐渐降低，甚至会提前发生破坏失效。混凝土的耐久性是指[2]：在使用年限内的混凝土结构会随着时间的推移逐渐出现劣化，但其仍能保持良好的安全性、使用性及完整外观的能力。混凝土耐久性的问题主要集中在冻融破坏、化学侵蚀、钢筋锈蚀、碳化、碱—骨料反应以及表面磨损六个方面[3]。这些问题不仅影响了建筑物的正常使用，还会一定程度上缩短建筑物的使用寿命。此外，当建筑物受损后，对其的加固维修或重建也是一笔巨大开支[4]。在混凝土耐久性的诸多问题中，冻融破坏是导致混凝土建筑物发生耐久性失效重要的原因之一[5]。尤其在我国东北、华北等严寒地区，暴露于地表的建筑、位于浅层范围的地下建筑及水工建筑物等常常因外界气温的正负交替而受到严重的冻融破坏（如图 1.1 所示）。

内蒙古科技大学硕士学位论文（4）细骨料细骨料选用Ⅱ区中砂，细度模数 2.7，其级配、含泥量及泥块含量符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006 要求。（5）水本实验所用水全部为内蒙古包头市生活用水，密度为 1.0g/cm3。（6）外加剂本试验采用的外加剂为内蒙古包头安顺新型建材有限责任公司生产的聚羧酸系减水剂，减水率为 20%，主要目的是改善混凝土的和易性。（7）PVA 纤维本试验所采用的纤维是由内蒙古双欣高分子材料技术研究院有限公司生产的高弹高模聚乙烯醇纤维，外表呈黄白色，采用 8mm 及 12mm 两种规格。PVA 纤维形态见图 2.1~2.2，性能指标如表 2.3 所示。

内蒙古科技大学硕士学位论文（4）细骨料细骨料选用Ⅱ区中砂，细度模数 2.7，其级配、含泥量及泥块含量符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006 要求。（5）水本实验所用水全部为内蒙古包头市生活用水，密度为 1.0g/cm3。（6）外加剂本试验采用的外加剂为内蒙古包头安顺新型建材有限责任公司生产的聚羧酸系减水剂，减水率为 20%，主要目的是改善混凝土的和易性。（7）PVA 纤维本试验所采用的纤维是由内蒙古双欣高分子材料技术研究院有限公司生产的高弹高模聚乙烯醇纤维，外表呈黄白色，采用 8mm 及 12mm 两种规格。PVA 纤维形态见图 2.1~2.2，性能指标如表 2.3 所示。
【参考文献】

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5 刘仍光;王力尚;周康;杨建伟;李晶;阎培渝;;燥热环境中混凝土早期开裂的改善措施研究[J];硅酸盐通报;2013年04期

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7 王晓翠;石立安;吴凯;;高性能聚乙烯醇纤维对水泥基材料性能的影响[J];工业建筑;2012年04期

8 张权;段仲沅;;聚丙烯纤维水泥基材料的研究新进展[J];中国建材科技;2012年01期

9 魏力;;混凝土耐久性及其相关质量通病的分析和探讨[J];公路交通科技(应用技术版);2011年11期

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4 张昌;竹纤维混凝土力学性能试验研究与耐久性分析[D];上海交通大学;2014年

5 杜志云;不同种类混凝土抗冻性研究[D];湖北工业大学;2013年

6 郭娇;混凝土骨料级配的抗冻性的分形研究[D];内蒙古农业大学;2011年

7 何波玲;聚丙烯腈纤维聚合物水泥砂浆性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 梅国栋;混杂纤维混凝土抗裂性能试验研究[D];武汉工业学院;2010年

9 何松华;玄武岩纤维粉煤灰混凝土性能的研究[D];华东交通大学;2009年

10 王宏伟;纤维增强混凝土耐久性试验研究[D];东北大学;2009年

本文编号：2873268