微膨胀自密实钢纤维混凝土收缩与力学性能试验研究
发布时间：2021-01-05 03:00
自密实钢纤维混凝土（SFRC）是一种兼具自密实混凝土与钢纤维混凝土优点的绿色高性能混凝土。但是,为了保证拌合物的工作性能,自密实SFRC的胶凝材料用量需随着钢纤维体积率的增加而增大,这会导致混凝土硬化后收缩增大。当使用膨胀剂降低自密实SFRC的收缩变形时,自密实SFRC的强度降低问题需要得到控制。因此,本文针对微膨胀自密实钢纤维混凝土,对其拌合物的工作性能以及硬化后的收缩和力学性能进行了试验研究。主要研究内容与研究成果如下:（1）研究了微膨胀自密实SFRC的工作性能。将钢纤维视为分散的粗骨料,采用绝对体积直接计算法设计了微膨胀自密实SFRC的配合比,钢纤维体积率为0.41.2%（以0.4%递增）,膨胀剂用量为胶凝材料总质量的10%。结果表明:钢纤维体积率每增加0.4%,砂率增加1%,胶骨比增加0.1,可以保证微膨胀自密实SFRC拌合物在不离析和泌水的情况下具有较高的填充和通过性能;（2）研究了微膨胀自密实SFRC的早期膨胀性能。膨胀剂掺量为10%,钢纤维体积率为0.41.2%（以0.4%递增）。结果表明:微膨胀自密实SFRC在标准养护下的膨胀...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥浆不同湿度时的水分散失[12]
华北水利水电大学硕士学位论文4燥收缩相似，水分散失也是自收缩的内在驱动因素，并且传统意义上测定的干燥收缩包含自收缩。图1-2毛细水张力示意图[11]Fig.1-2Schematicdiagramofcapillarywatertension[11]1.2.2膨胀机理1.2.2.1混凝土的膨胀混凝土的膨胀一度被认为是工程事故的“罪魁祸首”。20世纪30年代，Lossier首次将混凝土膨胀变害为利，用于补偿收缩以及产生自应力[10]。混凝土在不饱和空气中会发生体积收缩，但置于水中或100%湿度条件下会发生体积膨胀[13]。由此可知，混凝土中存在收缩与膨胀的相对湿度平衡点。Lorman[18]研究发现该湿度平衡点为94%，即混凝土所处环境湿度低于94%将表现出收缩特性。当基体内水分充足时，高硫型硫铝酸钙C6AS3H32（AFt）导致了混凝土的膨胀，这涉及晶体过饱和析晶以及吸水肿胀[17]。水泥水化过程中，基体内部Ca2+，OH-与SO42-与水泥熟料中的C3A涉及以下化学反应（式中C代表钙，S代表硫）：AlOH4+3SO42+6Ca2++H2O→C6AS3H32AlOH4+SO42+4Ca2++H2O→C4ASH18受铝酸盐与硫酸根离子浓度的影响，水化产物在单硫型硫铝酸钙（C4ASH18）与AFt之间不断转化。若没有Al3+与SO42-的补充，仅靠水泥自身的化学反应产生的膨胀极为有限。硫铝酸钙型膨胀剂的作用原理就是在水泥水化前期补充Al3+与SO42-，通过消耗水化产生的Ca(OH)2生成大量AFt，进而产生体积膨胀补偿收缩[17]。1.2.2.2膨胀剂膨胀机理膨胀剂是一种使混凝土产生体积膨胀的外加剂，最早起源于日本[10]。能够使水泥浆发生膨胀的膨胀源有气体和晶体[17]。随着科技的进步，气体膨胀已逐渐淘汰，晶体膨胀
2试验概况132试验概况2.1原材料2.1.1胶凝材料选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、II级粉煤灰与石灰石粉作为胶凝材料，如图2-1所示。各胶凝材料化学成分见表2-1，物理力学性能见表2-2~表2-4。胶凝材料性能均满足规范GB175[55]、GB/T1596[56]、和GB/T35164[57]的规定。(a)(b)(c)图2-1胶凝材料：(a)水泥；(b)粉煤灰；(c)石灰石粉Fig.2-1Bindermaterials:(a)OrdinaryPortlandcement;(b)Flyash;(c)Limestonepowder表2-1胶凝材料与膨胀剂的化学成分Table2-1Chemicalcompositionsofbindermaterialsandexpansiveagent材料化学成分（%）SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3Na2OK2Of-CaOLOI1水泥20.813.285.9960.122.132.230.110.550.673.52粉煤灰55.925.9117.316.593.821.930.481.960.262.63石灰石粉0.890.280.5147.564.450.060.670.270.0240.71膨胀剂3.483.1211.2742.780.4827.380.620.476.654.51注：1LOI为材料烧失量。表2-2普通硅酸盐水泥的物理力学性能Table2-2PhysicalandmechanicalperformancesofordinaryPortlandcement密度(kg/m3)比表面积(m2/kg)标准稠度用水量(%)凝结时间(min)抗折强度(MPa）抗压强度(MPa）初凝终凝3d28d3d28d3093360271702155.48.327.555.6
本文编号：2957888
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥浆不同湿度时的水分散失[12]
华北水利水电大学硕士学位论文4燥收缩相似，水分散失也是自收缩的内在驱动因素，并且传统意义上测定的干燥收缩包含自收缩。图1-2毛细水张力示意图[11]Fig.1-2Schematicdiagramofcapillarywatertension[11]1.2.2膨胀机理1.2.2.1混凝土的膨胀混凝土的膨胀一度被认为是工程事故的“罪魁祸首”。20世纪30年代，Lossier首次将混凝土膨胀变害为利，用于补偿收缩以及产生自应力[10]。混凝土在不饱和空气中会发生体积收缩，但置于水中或100%湿度条件下会发生体积膨胀[13]。由此可知，混凝土中存在收缩与膨胀的相对湿度平衡点。Lorman[18]研究发现该湿度平衡点为94%，即混凝土所处环境湿度低于94%将表现出收缩特性。当基体内水分充足时，高硫型硫铝酸钙C6AS3H32（AFt）导致了混凝土的膨胀，这涉及晶体过饱和析晶以及吸水肿胀[17]。水泥水化过程中，基体内部Ca2+，OH-与SO42-与水泥熟料中的C3A涉及以下化学反应（式中C代表钙，S代表硫）：AlOH4+3SO42+6Ca2++H2O→C6AS3H32AlOH4+SO42+4Ca2++H2O→C4ASH18受铝酸盐与硫酸根离子浓度的影响，水化产物在单硫型硫铝酸钙（C4ASH18）与AFt之间不断转化。若没有Al3+与SO42-的补充，仅靠水泥自身的化学反应产生的膨胀极为有限。硫铝酸钙型膨胀剂的作用原理就是在水泥水化前期补充Al3+与SO42-，通过消耗水化产生的Ca(OH)2生成大量AFt，进而产生体积膨胀补偿收缩[17]。1.2.2.2膨胀剂膨胀机理膨胀剂是一种使混凝土产生体积膨胀的外加剂，最早起源于日本[10]。能够使水泥浆发生膨胀的膨胀源有气体和晶体[17]。随着科技的进步，气体膨胀已逐渐淘汰，晶体膨胀
2试验概况132试验概况2.1原材料2.1.1胶凝材料选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、II级粉煤灰与石灰石粉作为胶凝材料，如图2-1所示。各胶凝材料化学成分见表2-1，物理力学性能见表2-2~表2-4。胶凝材料性能均满足规范GB175[55]、GB/T1596[56]、和GB/T35164[57]的规定。(a)(b)(c)图2-1胶凝材料：(a)水泥；(b)粉煤灰；(c)石灰石粉Fig.2-1Bindermaterials:(a)OrdinaryPortlandcement;(b)Flyash;(c)Limestonepowder表2-1胶凝材料与膨胀剂的化学成分Table2-1Chemicalcompositionsofbindermaterialsandexpansiveagent材料化学成分（%）SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3Na2OK2Of-CaOLOI1水泥20.813.285.9960.122.132.230.110.550.673.52粉煤灰55.925.9117.316.593.821.930.481.960.262.63石灰石粉0.890.280.5147.564.450.060.670.270.0240.71膨胀剂3.483.1211.2742.780.4827.380.620.476.654.51注：1LOI为材料烧失量。表2-2普通硅酸盐水泥的物理力学性能Table2-2PhysicalandmechanicalperformancesofordinaryPortlandcement密度(kg/m3)比表面积(m2/kg)标准稠度用水量(%)凝结时间(min)抗折强度(MPa）抗压强度(MPa）初凝终凝3d28d3d28d3093360271702155.48.327.555.6
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