单面冻融条件下玄武岩纤维混凝土孔结构及力学性能研究

发布时间：2020-10-16 07:49

　　本文通过混凝土单面冻融循环试验、孔结构试验、混凝土抗压试验,分析不同冻融介质、纤维掺量、冻融次数下混凝土的抗冻性、抗压强度损失及孔结构损伤劣化规律。同时,利用分形理论建立分形模型,并计算相应分形维数,将其作为混凝土孔结构代表参数研究分形维数与混凝土抗冻性、抗压强度之间的关系,并基于分形维数建立玄武岩纤维混凝土孔结构的抗压强度简易模型。试验结果如下:(1)冻融介质对试件表面剥蚀的影响程度由大到小依次为:盐水飞机除冰液。试件在冻融循环过程中的质量损失及相对动弹性模量下降程度由大到小依次为:盐水飞机除冰液。(2)在水冻和盐冻环境中,无纤维混凝土试件的质量损失随冻融循环次数增加急剧上升,相对动弹性模量随冻融循环次数增加急剧下降,而纤维混凝土试件的质量损失及相对动弹性模量随冻融循环次数增加发展较为平缓。(3)在水冻和盐冻环境中,混凝土抗压强度随冻融循环次数的增加呈线性下降趋势,各纤维掺量混凝土抗压强度随分形维数增加呈线性增长趋势。16次冻融循环后的混凝土抗压强度损失率均在2%以下,自32次冻融循环开始混凝土抗压强度损失率增加趋势较为显著,盐冻环境下的强度损失率高于水冻环境。0.2%纤维掺量的混凝土在冻融后抗压强度损失率最小。(4)冻融前玄武岩纤维混凝土含气量、孔平均弦长、孔间距系数随分形维数的增加呈线性减小趋势,随纤维掺量的提高呈下降趋势。孔比表面积随分形维数的增加呈指数增长趋势,随纤维掺量的增加呈上升趋势。分形维数随纤维掺量的增加而增加,且呈线性增长,线性拟合相关度较高,能够定量表征混凝土孔隙结构特征。(5)水冻和盐冻环境下,随冻融次数增加,孔比表面积减小,间距系数以及平均弦长增加,小孔径弦长频率减少,大孔径弦长频率增加,盐冻环境中各参数变化幅度高于水冻环境中各参数变化,且0.2%玄武岩纤维掺量的混凝土冻融损伤程度最小。(6)分形维数与相对动弹性模量、累计质量损失分别呈较好的正、负相关性。并选定分形维数与100~500μm孔径范围的孔体积作为参数,建立了基于玄武岩纤维混凝土孔隙结构的抗压强度简易模型。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528.572
【部分图文】：

玄武岩纤维,除冰液

图 2-1 玄武岩纤维Fig.2-1 Basalt Fiber羧酸系减水剂具有减水、保坍等优良特性，可的抗冻性能效果显著。试验选用 JSM-1 型聚羧水采用呼和浩特市自来水公司供应的自来水； 3%；飞机除冰液的主要成分是乙二醇溶液，由备而成，文中统称为飞机除冰液。由内蒙古呼能如表 2-4 所示：表 2-4 乙二醇溶液物理化学性能le 2-4 The physical and chemical properties of glycol sol冰点(50/50 v/v)pH 值(20℃)水溶性外观气5 -28℃±3℃ 9.2±0.5 100%无色液体

试件,冻融试验,切割尺寸

然后对试件进行切割，首先将试件成型面切掉 40mm 浮层，然后从中间将混凝土切开，试件切割位置如图2-2 所示。此时，尺寸为 150mm×110mm×70mm 的试件为单面冻融试验测试试件，试块的切割尺寸偏差控制在 2mm 内，与聚四氟乙烯片接触的混凝土试件侧面为测试面，为满足每组测试面积不少于 0.08m2的要求，每组试件的数量定为 5 块，测试总面积为 0.0825 m2。切割完毕后，将试件放入养护室养护至规定龄期。图 2-2 试件切割位置示意图Fig.2-2 The cutting position diagram of specimen2.2.2 试验步骤单面冻融试验所采用的仪器是由北京数智意隆仪器有限公司生产的混凝土单边冻融试验机，如图 2-3 所示。

冻融试验,混凝土,试件,龄期

图 2-3 混凝土单边冻融试验机Fig.2-3 Concrete single side freeze-thaw test machine试验步骤如下：(1) 将切割后的试件放在温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±5)%的养护室中养 28d 龄期。养护时试件侧立并间隔 50mm 放置。(2) 试件养护至 28d 龄期前(2~4)d，除测试面和与之相平行的面外，其他侧面用环氧树脂材料进行密封，密封前对试件侧面进行清洁处理，密封过程中，试件清洁和干燥。密封后的试块如图 2-4 所示。
【参考文献】

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