掺膨胀剂的钢纤维混凝土力学性能试验研究

发布时间：2020-08-27 11:20

【摘要】：混凝土膨胀剂是一种能有效减小混凝土自收缩的外加剂。膨胀剂在水化过程中自身体积的膨胀能够补偿甚至抵消混凝土自收缩,进而减小或避免由混凝土自收缩引起的裂缝。然而,膨胀剂对混凝土力学性能的影响仍存在争议,这制约了膨胀剂的推广应用。钢纤维增强混凝土是以混凝土为基体材料,钢纤维作为增强材料的复合材料。钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维具有阻裂、增强和增韧的作用,使得钢纤维混凝土具有广泛的工程应用。虽然钢纤维混凝土的研究较为成熟,但掺膨胀剂的钢纤维混凝土的性能研究仍较少,如在轴压性能方面,掺膨胀剂的钢纤维混凝土的研究仍不够系统,在钢筋与混凝土粘结性能方面,膨胀剂与钢纤维对粘结性能的综合影响研究鲜见报道。因此,有必要对掺膨胀剂的钢纤维混凝土开展轴压性能及粘结性能的试验研究,这将为掺膨胀剂的钢纤维混凝土的工程应用提供指导作用。本文以水灰比、膨胀剂掺量和钢纤维掺量为控制变量,进行了圆柱体轴压试验和钢筋拉拔试验。基于试验结果,分析研究了水灰比、膨胀剂掺量和钢纤维掺量对混凝土轴压性能和粘结性能的影响。主要完成了以下工作:(1)对掺膨胀剂的钢纤维混凝土进行了圆柱体轴压试验,探究水灰比、膨胀剂掺量和钢纤维掺量对圆柱体轴压性能的影响。研究结果表明:1)水灰比增大,轴心抗压强度及韧度均显著降低,而水灰比对弹性模量、泊松比、比韧度的影响不明显。2)膨胀剂掺量对比韧度具有重要的影响,膨胀剂掺量增大,比韧度明显提高,而膨胀剂掺量对轴心抗压强度、弹性模量、泊松比、韧度的影响则较小。3)钢纤维掺量增大,韧度增幅明显,而钢纤维掺量对轴心抗压强度、弹性模量、泊松比、比韧度的影响不大。(2)对掺膨胀剂的钢纤维混凝土进行了钢筋拉拔试验,探讨水灰比、膨胀剂掺量和钢纤维掺量对钢筋与混凝土粘结性能的影响。研究结果表明:1)水灰比的增大,粘结强度显著降低,粘结刚度提高但增幅不大。2)膨胀剂掺量增大,粘结刚度显著提高,粘结强度也随之提高但不明显。3)钢纤维的掺入对粘结强度及粘结刚度均有显著的提高。4)膨胀剂和钢纤维对粘结强度及粘结刚度具有协同作用。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

膨胀剂

试验原材料本文研究的混凝土试件由水泥、水、细骨料、粗骨料、减水剂、膨胀剂和制而成，所有混凝土试件均统一用材。（1）水泥：采用强度为 52.5 等级的普通硅酸盐水泥，比重为 3.11。（2）水：采用普通自来水。（3）细骨料：采用天然河砂，中砂，粒径小于 4.75,mm，连续级配。（4）粗骨料：采用天然石子，粒径 5mm-10mm，连续级配。（5）减水剂：采用上海巴斯夫公司提供的聚羧酸高效减水剂，密度为 1.03g量为 20%。（6）膨胀剂（Expanding agent，简称 EA）：采用江门建科技开发有限公AUA高效膨胀剂（属于硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂），比重2.87，CaO含量>8 2-1 所示。AUA 高效膨胀剂技术指标如表 2-1 所示。

钢纤维,膨胀剂,硫铝酸钙,氧化钙

于Ⅰ型膨胀剂；由膨胀剂的水化产物将膨胀剂分类，本研究中采用的 AU胀剂属于硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂（AC），硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂化表 2-2 所示。表 2-2 硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂化学成分Table 2-2 Chemical Composition of AC成分占比成分占比CaO 82.7999 MgO 0.3085SO37.5856 K2O 0.1771Al2O33.7862 SrO 0.1547SiO23.6153 P2O50.1123Fe2O31.4314 Cl 0.0289（3）钢纤维（Steel fiber，简称 SF）：采用贝卡尔特应用材料科技（上海司提供的 3D 80/60BG 钢纤维，如图 2-3 所示。钢纤维技术指标如表 2-3 所

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在实际工程中，混凝土主要应用于承受压力的结构中，因而轴压性能是混凝项重要指标。对于掺膨胀剂的钢纤维混凝土，也是如此。目前关于普通混凝土纤维混凝土的轴压性能的研究成果较多，但对于掺膨胀剂的钢纤维混凝土轴压的研究则鲜见报道。为了研究掺膨胀剂的钢纤维混凝土轴压性能，本章研究以水灰比、膨胀剂掺量纤维掺量为变量开展了标准圆柱体轴压试验，研究水灰比、膨胀剂掺量、钢纤量对混凝土轴压性能的影响，为掺膨胀剂的钢纤维混凝土的应用提供一些数据.2 试验概况.2.1 试件设计试验用材见 2.1，配合比见 2.2。试件为 Φ150mm×300mm 标准混凝土圆柱体试件，如图 3-1 所示。每组 3 个 24 组，总共 72 个，如图 3-2 所示。

【参考文献】