玄武岩纤维增强水泥基材料耐久性能研究

发布时间：2017-12-19 06:12

  本文关键词：玄武岩纤维增强水泥基材料耐久性能研究

  更多相关文章： 玄武岩纤维 力学性能 耐碱性能 辅助性胶凝材料

【摘要】：玄武岩纤维是一种弹性模量高、抗拉极限强度大、比重轻,高温稳定性良好的新型无机纤维。然而,玄武岩纤维对水泥基材料的增强效果还存在争议,玄武岩纤维在水泥基材料内高碱性环境的耐久性还存在风险,玄武岩纤维作为海工混凝土的增强材料的耐久性尚需评估。本文针对以上存在的问题,进行了玄武岩纤维在增强水泥材料力学、耐久和耐海水性能方面的研究,为玄武岩纤维在水泥基材料中应用提供了实验室数据支撑。对比研究了玄武岩纤维耐碱玻璃、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维在水泥质量1.5%的掺量下对砂浆力学性能增强效果。同时研究辅助性胶凝材料对玄武岩纤维增强砂浆力学性能。结果表明,玄武岩纤维对砂浆的抗折强度具有最好的增强作用,常温养护90天后玄武岩纤维、无碱玻璃纤维和耐碱玻璃纤维的增强效果分别为1.2%、-3.6%和-8.5%,三种纤维都会降低砂浆的抗压强度。辅助性胶凝材料可以提高纤维增强砂浆的力学性能,当硅灰和粉煤灰分别替代10%和15%的水泥量时,常温养护90天后,纤维增强砂浆的抗压强度以及抗折强度较纯水泥纤维增强砂浆分别提高了24.4%和8.55%以及13.25%和9.64%。以C40级混凝土为基材研究了纤维的体积掺量和长度以及直径对新拌混凝土的工作性能以及硬化体力学性能的影响。结果表明,在实验条件下,玄武岩纤维的掺入会降低新拌混凝土的坍落度,降低程度随体积掺量以及长度的增加而增加,随直径的增加的降低。当纤维体积掺量达到0.2%时,对于12 mm、18 mm和24 mm长的纤维,坍落度分别从210 mm降低到168 mm、157 mm和110 mm。玄武岩纤维的掺入可以显著提高混凝土的抗折强度,一定程度提高抗劈裂强度,但对抗压强度影响不大。玄武岩纤维增强混凝土的抗折强度相对于素混凝土在0.05%-0.2%范围内提高了8.6%-21.4%;纤维增强混凝土的抗压强度和抗劈裂强度都在纤维直径13 um,长度12 mm时对混凝土增强效果较好,在体积掺量0.05%-0.1%范围内对混凝土抗压强度提高较大,为5.39%-8.38%。劈裂强度在体积掺量0.05%-0.2%范围内提高5.4%-11.5%。以质量损失率和强度损失率为指标研究了玄武岩纤维在2 mol/L的KOH、2mol/L的Na OH、饱和石灰水以及模拟水泥孔隙液的腐蚀,并和耐碱玻璃纤维在模拟孔隙液中的耐碱性对比,并以SEM、EDS和XRD对玄武岩纤维的腐蚀机制进行研究。同时研究了辅助性胶凝材料对砂浆中玄武岩纤维的影响。结果表明,浸蚀32天后,玄武岩纤维的质量损失率分别达12.01%、15.72%、0.48%和0.47%,强度损失率分别达到42.19%、36.13%、14.25%和63.3%。在模拟孔隙液中腐蚀32天后,玄武岩纤维和耐碱玻璃纤维的质量损失率分别0.47%和0.83%,强度损失率为63.3%和21.01%,玄武岩纤维耐碱性不如耐碱纤维;玄武岩纤维在单碱溶液中为层状腐蚀,在混合模拟孔隙液中为点状腐蚀。扫描电镜观察结果表明辅助性胶凝材料的加入延缓玄武岩纤维在水泥基材料中的腐蚀。研究了海水拌合对玄武岩纤维增强砂浆力学性能的影响,以及玄武岩纤维增强砂浆的抗氯离子和抗硫酸盐侵蚀性能。结果表明,海水拌和能够提高纤维增强砂浆的早期强度,养护28天时,抗压和抗折强度较淡水拌和增强砂浆提高了28.85%和20.24%,但在养护180天时与淡水拌和纤维增强砂浆强度相当。玄武岩纤维的掺入会增加了水泥基材料的吸水率,降低水泥基材料的抗氯离子和抗硫酸盐侵蚀的性能。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332

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本文编号：1307171