废旧钢纤维活性粉末混凝土的制备及应用研究

发布时间：2020-10-30 00:03

　　 活性粉末混凝土(RPC)作为超高性能混凝土的典型代表,其具有优异的力学性能和耐久性能。同时,RPC通过掺入钢纤维等增加了其韧性和延展性,克服了混凝土材料强度越高脆性越大的问题。但是,活性粉末混凝土相比于普通混凝土还存在生产成本高、制备工艺复杂、收缩较大等问题。虽然国内外学者针对RPC的三大不足做了大量的研究,但是由于大量使用钢纤维等昂贵原料造成的高成本问题一直未得到很好的解决,这也阻碍了活性粉末混凝土的大规模应用。与此同时,我国废旧轮胎产生量巨大,资源化回收利用废旧轮胎已成为全社会关注的焦点。废旧轮胎中含有约17%的钢丝,若能回收废旧轮胎中的钢丝制备钢纤维以取代RPC中常用的镀铜钢纤维,将有望显著的降低RPC的生产成本并实现废旧轮胎资源的回收利用。基于此,本论文研究利用废旧钢纤维取代传统的镀铜钢纤维制备RPC。首先,为了获得一个较好的基础配合比,分析了正交实验法和Dinger-Funk连续分布理论等RPC的主流配合比设计方法所配制的RPC的性能。结果发现:正交实验的各因素对RPC抗折强度、抗压强度和流动性的影响程度不同;利用Dinger-Funk连续分布模型易于配制具有良好工作性能的RPC,利用惰性材料含量较多的多组分原料配制RPC时宜选择“砂的紧密堆积+粉体材料的Dinger-Funk连续分布”。其次,为了证实利用废旧钢纤维制备RPC的可行性,废旧钢纤维和镀铜钢纤维对RPC物理力学性能的影响被对比研究。实验结果表明:废旧钢纤维和镀铜钢纤维对RPC物理力学性能的影响规律基本一致,且具备同等的抗氯离子侵蚀能力。然后,为了提高废旧钢纤维RPC的物理力学性能,研究了材料组成和养护制度等对废旧钢纤维RPC的影响,期望通过优化材料组成和养护制度提高RPC的物理力学性能。结果发现:在化学外加剂方面,减水剂和降粘剂对RPC的流动性和强度存在一定影响,但是消泡剂和硅灰分散剂对RPC几乎没有影响。硅灰的掺量和掺入方式对RPC的性能均存在影响,粉煤灰和石灰石粉的最佳使用量为5%,石灰石粉可以部分替代石英砂以提高RPC性能。养护制度对RPC的力学性能、物相组成以及微观结构等都存在较大的影响。高温养护的RPC相对常温养护具有更高的强度和更致密的微观结构,蒸汽养护的最佳温度为80~90℃、最佳养护时间为2~3天,1~2天的预养护可以进一步提高RPC的强度。利用实验获得的最佳配合比(石英砂1045kg/m~3、石灰石粉55kg/m~3、水泥800kg/m~3、硅灰200kg/m~3、粉煤灰40kg/m~3、水147kg/m~3、钢纤维208kg/m~3)可以制备抗压强度200MPa以上的废旧钢纤维RPC。最后,为了探究废旧钢纤维RPC的工程应用效果,利用废旧钢纤维RPC制备了井盖构件,并测试井盖性能及分析经济效益。研究结果表明:利用实验获得的废旧钢纤维RPC可以制备出成本低至105元的D400级及以上等级的检查井盖。综合研究结果可以看出,利用废旧钢纤维取代传统镀铜钢纤维制备RPC是完全可行且具有潜力的。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

汽车轮胎的年产量空前巨大，据国家统计局数据显示我国橡胶轮胎外胎年生产量为 10 亿条左右，如图1-1 所示。我国轮胎产量已连续 10 年居世界前列，每年产生的废旧轮胎也是全球第一，据不完全统计，在 2013 年，中国废旧轮胎产生量已经达到 2.99亿条，重量达到 1080 万吨，并以每年约 8%~10%的速度在增长。废旧轮胎造

图 2-1 硅灰 SEM 图片 图 2-2 粉煤灰 SEM 图片Fig.2-1 SEM photography of silica fume Fig.2-2 SEM photography of fly ash（5）石灰石粉：课题研究所用石灰石粉为四川圣玉生态材料科技有限公司的 600 目重钙粉，密度 2700kg/m3，其主要化学成分如表 2-1 所示，粒度

图 2-1 硅灰 SEM 图片 图 2-2 粉煤灰 SEM 图片Fig.2-1 SEM photography of silica fume Fig.2-2 SEM photography of fly ash（5）石灰石粉：课题研究所用石灰石粉为四川圣玉生态材料科技有限公司的 600 目重钙粉，密度 2700kg/m3，其主要化学成分如表 2-1 所示，粒度
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 舒刚;张清华;黄云;卜一之;超高性能混凝土钢纤维锈蚀的细观力学分析[J];西南交通大学学报;年期

2 邓宗才;王辉;王宏君;;生态钢纤维活性粉末混凝土力学特性试验与分析[J];中国科技论文;2017年13期

3 马恺泽;刘亮;刘伯权;;混合钢纤维活性粉末混凝土力学性能研究[J];硅酸盐通报;2017年08期

4 方志;向宇;匡镇;王常林;;钢纤维含量对活性粉末混凝土抗疲劳性能的影响[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年06期

5 牛健;;武钢牌钢纤维的开发与展望[J];陕西建筑;1997年04期

6 吴丽华;;钢纤维价格的选用[J];水利水电工程造价;2006年04期

7 刘慈;崔佳伟;邓佳卓;裴长春;;不同掺入率混杂钢纤维对再生混凝土性能的影响[J];混凝土与水泥制品;2016年12期

8 卿龙邦;聂雅彤;慕儒;程兰婷;王晓伟;;定向钢纤维水泥基复合材料断裂理论分析及试验[J];材料科学与工程学报;2017年02期

9 于磊;;塑钢纤维轻骨料混凝土部分力学性能研究[J];智能城市;2017年07期

10 吴鑫;桂根生;刘登贤;;超高抗折钢纤维混凝土配制及工程应用[J];新型建筑材料;2017年09期

相关博士学位论文 前10条

1 陈亚亮;钢纤维预应力混凝土扁梁框架抗震性能研究[D];福州大学;2005年

2 陈德兴;钢纤维高强混凝土含损伤率型本构关系研究[D];中国科学技术大学;2009年

3 曾志兴;钢纤维轻骨料混凝土力学性能的试验研究及损伤断裂分析[D];天津大学;2003年

4 王振波;聚乙烯醇—钢纤维混杂增强水泥基复合材料力学性能研究[D];清华大学;2016年

5 郑顺潮;钢纤维聚合物高强结构混凝土的力学性能研究[D];华南理工大学;2010年

6 王艳;一般大气环境多因素作用下钢纤维混凝土耐久性研究[D];西安建筑科技大学;2011年

7 祝云华;钢纤维喷射混凝土力学特性及其在隧道单层衬砌中的应用研究[D];重庆大学;2009年

8 孙敏;钢纤维增强混凝土的腐蚀及防护研究[D];苏州大学;2011年

9 李长永;钢纤维轻骨料混凝土性能与叠浇梁受弯性能研究[D];郑州大学;2014年

10 周孝军;钢纤维微膨胀钢管混凝土拉弯力学行为研究[D];武汉理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张荣华;废旧钢纤维活性粉末混凝土的制备及应用研究[D];西南科技大学;2018年

2 王元坤;桥面铺装用钢纤维橡胶颗粒沥青混合料性能研究[D];内蒙古农业大学;2017年

3 林建军;水泥基材料中钢纤维的方向控制及增强效应研究[D];河北工业大学;2015年

4 赵翔;钢纤维聚合物水泥混凝土物理力学性能研究[D];重庆交通大学;2013年

5 李洪杰;钢纤维锈蚀及钢纤维混凝土腐蚀的力学性能试验研究[D];郑州大学;2013年

6 武杰;不同钢纤维掺加范围的高强混凝土框架节点抗震性能[D];郑州大学;2013年

7 凡有纪;自密实钢纤维混凝土收缩徐变性能试验研究[D];华北水利水电大学;2017年

8 者亚雷;钢纤维混凝土力学特性及其在巷道支护中的应用[D];昆明理工大学;2016年

9 刘汉婷;钢纤维泡沬混凝土复合密肋楼板受力性能研究[D];吉林建筑大学;2015年

10 赵甜甜;腐蚀后分层钢纤维混凝土梁静力试验研究[D];山东科技大学;2008年

本文编号：2861666