纖維納米混凝土基本性能.pdf

1、混凝土是當今土木工程中用途最廣、用量最大的建筑材料之一。近年來,隨著混凝土結構在高層、高聳、大跨、特殊使用條件和嚴酷的環(huán)境(如海上石油鉆井平臺、海底隧道、核設施及航天工程)應用的深入,對其工作性能和力學性能等提出了新的要求。為了滿足工程實際對混凝土高性能的需求,需要改善混凝土材料性能,制備出較好工作性能和力學性能的新型混凝土材料。
　　 本文采用微細觀雙重復合化手段,將纖維和納米材料(納米CaCO3和納米SiO2)同時摻入混凝土

2、中,研究纖維納米混凝土工作性能、力學性能和變形性能,并利用微觀測試方法對其進行微觀物相分析,從微觀層次上分析和討論其宏觀試驗結果;探討纖維、納米材料對纖維納米混凝土性能的影響機理以及其工作性能和力學性能隨纖維、納米材料摻量的變化規(guī)律,并建立其理論計算模型和公式。主要研究內(nèi)容與結論如下:
　　 (1)通過對13個不同配合比纖維納米混凝土拌合物工作性能試驗,系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對

3、纖維納米混凝土試件工作性能的影響。結果表明,隨鋼纖維摻量增加,纖維納米混凝土坍落度逐漸減小,摻量增大到1.5％時,降幅達到37.5%;隨納米CaCO3摻量增加,坍落度先增加后減小,初凝時間逐漸縮短,終凝時間變化不顯著;隨納米SiO2摻量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝終凝時間縮短;隨水膠比增大,坍落度快速增大,初凝終凝時間迅速延長。
　　 (2)通過117個150×150×150mm立方體試件的抗壓強度試驗、117個150×15

4、0×150mm立方體試件的劈拉強度試驗、39個150×150×150mm立方體試件的劈拉.變形試驗、117個100×100×400mm小梁的抗彎強度試驗、39個100×100×400mm小梁的抗彎.變形試驗及39個150×150×300mm棱柱體試件軸壓應力.應變關系試驗,系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對纖維納米混凝土試件力學性能的影響規(guī)律。結果表明,隨鋼纖維摻量的增加,纖維納米混凝土各齡期強

5、度均呈增大趨勢,早期劈拉強度增幅達30.6%,試件的荷載一撓度曲線愈加豐滿,呈現(xiàn)明顯的階段性,變形能力提高;納米CaCO3和納米SiO2摻量在0‰-1%范圍,隨摻量增加,纖維納米混凝土各齡期強度呈增大趨勢,塑性變形性能提高,當摻量達到2%時,p-δ曲線下包圍的面積減小,塑性變形能力降低,但仍高于不摻納米材料對比組;隨水膠比增大,纖維納米混凝土試件各齡期承載力均明顯下降,抗壓強度、劈拉強度及降低、塑性變形能力有所改善,抗彎極限荷載和極限變

6、形呈減小趨勢,韌性和延性降低。
　　 (3)系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米材料摻量、水膠比和齡期等因素對纖維納米混凝土試件強度發(fā)展的影響規(guī)律。結果表明,纖維納米混凝土抗壓強度、劈拉強度及抗折強度與齡期的對數(shù)成正比例關系;建立了纖維納米混凝土抗壓強度、劈拉強度及抗折強度與齡期、鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量及水膠比的數(shù)學關系模型。
　　 (4)通過對纖維納米混凝土水泥石基體的掃描電鏡微觀形貌觀測,從微觀層