玄武岩、聚丙烯混杂纤维混凝土性能试验研究

发布时间：2020-09-09 12:31

　　混凝土以抗拉强度低、韧性和耐久性能差等缺点严重限制了其在工程领域中的应用范围。复合化是改进与提高材料性能的有效方法,将纤维掺入到混凝土基体后两者构成一个整体协同作用,可以使混凝土表现出更多优异的性能。同时与单掺纤维混凝土相比,混杂纤维混凝土中不同的纤维能够发挥出各自的优势,可以更好的改善混凝土的性能。玄武岩纤维是混凝土增强领域的新兴材料,研究其对混凝土性能影响的规律性,以期更好的改善混凝土的性能。本研究选取了两种纤维类型:玄武岩纤维12mm,聚丙烯纤维6mm、12mm、18mm;四种不同纤维体积掺量:0.05%、0.1%、0.15%、0.2%。在保持混凝土配合比不变的条件下,研究了随纤维掺量的改变,单掺纤维和混杂纤维对混凝土的工作性能及力学性和抗渗性能的影响;并将两者对混凝土的作用效果进行了对比分析,同时研究了聚丙烯纤维长度的不同对混杂效果所产生影响。通过微观试验和力学理论分析探讨了纤维增强混凝土的作用机理,利用核磁共振孔隙分析仪分析了混凝土的孔隙结构,探讨分析了纤维影响混凝土抗渗性能的作用机理。结果表明:(1)单掺玄武岩纤维与各系列混杂纤维都降低了混凝土的坍落度。同体积纤维掺量下,各系列混杂纤维对混凝土坍落度的影响小于单掺玄武岩纤维。纤维掺入混凝土后使混凝土的保水性能和黏聚性增加,离析、泌水率减少。纤维对混凝土早期抗压、劈拉强度的增强效果高于后期,单掺和混掺方式下混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度都随纤维掺量的增加先增加后减少;6mm、12mm长的聚丙烯纤维与玄武岩纤维混杂效果最优。纤维能够极大的增强混凝土的抗折强度。单掺和混杂方式下,混凝土的抗折强度随纤维掺量的增加,先增大后减少。与单掺玄武纤维相比,混杂纤维呈现出正的混杂效应,混凝土的韧性也得到了极大的改善。(2)纤维掺入混凝土后呈三维乱向分布,对混凝土的初始缺陷有良好的改善作用。混凝土受弯破坏时,高弹性模量的玄武岩纤维承担着基体开裂后的桥联作用,而低弹性模量的聚丙烯纤维可以细化混凝土内部的微裂缝,减少裂缝尖端的应力集中,使其内部的应力更加均匀。两者之间通过协调作用、取长补短,从而增强了混凝土的性能。(3)利用渗水高度法和孔隙分析仪从宏观和微观上分析了纤维对混凝土抗渗性能的影响,并探讨了纤维增强混凝土抗渗性能的作用机理。结果表明:当纤维的掺量从0.05%增加到0.1%时,单掺玄武岩纤维可以增强混凝土的抗渗性能,混杂纤维对混凝土的抗渗效果优于单掺玄武岩纤维。0.05%~0.2%纤维掺量范围内,混杂纤维中,BF12PP6组纤维增强混凝土的抗渗效果最好。当纤维掺量从0.15%增大到0.2%时,各组纤维使混凝土的抗渗性能降低。适量纤维掺入到混凝土后可以优化混凝土内部的孔结构,使抗渗性能得到改善,当纤维掺量过多时结果相反。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

细骨料,筛分曲线,筛分试验

的细骨料为洞庭湖的天然砂，筛分试验结果见表程集料试验规程》（JTG E42-2005）中规定的方计算得到砂的细度模数为 2.8，属于中砂范围。级表 2.4 细骨料筛分试验结果m）平均累计筛余（%）规范要/ 0.6 3.1 12.8 44.1 87.0 93.7 99.6 100.0

核磁共振,纤维,聚丙烯纤维,纤维混凝土

（c）12mm 聚丙烯纤维（d）18mm 聚丙烯纤维图 2-2 试验用的纤维2.2 试验方案本文研究的方案是：在保持混凝土配合比不变的情况下，进行四种不同纤维体积掺量（0.05%、0.1%、0.15%、0.2%）下的单掺玄武岩纤维和玄武岩、聚丙烯混杂纤维对混凝土的工作性能、力学性能和抗渗性能的影响；并比较两者的作用效果。同时研究随聚丙烯纤维长度的改变对混杂效果所产生影响，通过微观试验和力学理论分析探讨纤维增强增韧混凝土的作用机理，利用核磁共振孔隙分析仪分析混凝土的孔隙结构，探讨分析纤维影响混凝土抗渗性能的作用机理。2.2.1 配合比设计纤维混凝土已经在道路、机场跑道、码头等领域取得了广泛的应用，但是关于纤维混凝土配合比的设计方法目前还没有建立一套合理又成熟的标准。根据已有的经验，当纤维掺量较少时可以采用混凝土立方体的抗压强度为设计标准，同

搅拌机

图 2-3 搅拌机图 2-4 振动台2.3 试验方法2.3.1 工作性能试验混凝土的工作性又叫和易性，指的是混凝土拌和物能够满足施工要求，并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能[50]。试验操作依据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）中的规定进行，采用坍落度法测定新拌混凝土的流动性，同时在试验过程中对混凝土的黏聚性和保水性的状态进行观测。试验所用的坍落度筒如图 2-5 所示。

【参考文献】