耐碱短切玄武岩纤维混凝土的力学及耐久性试验研究

摘要

玄武岩纤维是一种天然的无机纤维，拥有优异的力学性能，价格低廉，与砼有天然的相容性。目前，将玄武岩纤维应用到水泥基材料中已成为一个研究热点，但玄武纤维的耐碱性问题已经成为一个争议的话题。研究玄武岩纤维的耐碱性及其对混凝土力学和耐久性能的影响，对推广这种纤维在混凝土工程中的应用具有很大的意义。 本文首先研究了纤维的耐碱性：模拟了水泥水化时的碱性环境，将普通玄武岩纤维（BF）和耐碱玄武岩纤维（ABF）分别浸泡在20℃，1mol/L NaOH溶液中28天，测出各龄期的质量损失率和力学性能。结果表明：28天后，BF的质量损失率高达25.4%，而ABF的质量损失率只有7.2%；BF的强力保留率为63.0%，而ABF的强力保留率为95.1%；BF腐蚀28天后的伸长率稳定在1.99%，而ABF的伸长率稳定在2.83%。 其次，研究了BF和ABF对混凝土力学性能的影响，并在ABF最佳掺量的基础上，通过掺入粉煤灰进行配合比优化，最后在粉煤灰最佳掺量的基础上，研究ABF与聚乙烯醇纤维（PVAF）混杂对混凝土力学性能的影响。结果表明：混凝土掺入BF后力学性能降低，而ABF的掺入明显提高了混凝土强度，最佳掺量为0.1%，混凝土28天的抗压、抗折和劈拉强度分别提高了2.5%、17.2%和12.1%；粉煤灰的最佳掺量为15%；当ABF与PVAF混掺比例为1∶1时，混杂纤维改善混凝土力学性能的效果最好。 最后，研究了单掺BF、单掺ABF及ABF与PVAF混掺时对混凝土耐久性能的影响。结果得出：BF明显降低了混凝土的耐久性，而ABF明显改善了混凝土的耐久性；相比于单掺ABF，掺PVAF与ABF的混杂纤维可以进一步提高混凝土的耐久性能；掺粉煤灰和ABF的混凝土（ABFRC-F）以及掺粉煤灰和混杂纤维的混凝土（ABFRC-FH）都具有很好的耐久性能，适用于环境恶劣的工程。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外现状

1.2.1玄武岩纤维耐碱性研究现状

1.2.2玄武岩纤维耐碱处理的研究

1.2.3 BFRC力学性能的研究现状

1.2.4 BFRC耐久性能的研究现状

1.2.5 BFRC应用现状

1.3 纤维对混凝土的作用

1.3.1 纤维作用机理

1.3.2 纤维与混凝土之间的粘结分析

1.4 本文研究目的及内容

1.4.1研究目的

1.4.2主要研究内容

第二章 试验原材料与表征方法

2.1原材料

2.2.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 减水剂

2.1.4 集料

2.1.5 拌和水

2.1.6 玄武岩纤维

2.1.7 PVA纤维

2.2 混凝土配合比设计

2.3 试件的制作与养护

2.4 测试方法

2.4.1纤维力学性能的测试

2.4.2混凝土力学性能测试

2.4.3混凝土耐久性能测试

2.4.4微观分析

第三章 玄武岩纤维耐碱性能的研究

3.1引言

3.2试验部分

3.2.1玄武岩纤维的耐碱处理

3.2.2玄武岩纤维耐碱试验

3.3结果与分析

3.3.1物理外观分析

3.3.2质量损失率分析

3.3.3力学性能分析

3.3.4微观分析

3.4本章小结

第四章 耐碱玄武岩纤维混凝土力学性能的研究

4.1 引言

4.2 ABF对混凝土力学性能的影响

4.2.1配合比设计

4.2.2结果与分析

4.3 ABFRC微观分析

4.3.1 SEM分析

4.3.2 MIP分析

4.4 ABFRC力学性能的优化

4.4.1配合比设计

4.4.2结果与分析

4.4.3粉煤灰对ABFRC力学性能影响的机理

4.5 ABFRC和其他纤维混凝土力学性能的对比

4.5.1配合比设计

4.5.2结果与分析

4.6 ABFRC与混杂纤维混凝土力学性能的对比

4.6.1配合比设计

4.6.2结果与分析

4.7本章小结

第五章 耐碱玄武岩纤维混凝土耐久性能的研究

5.1引言

5.2干缩性能的研究

5.2.1配合比及试件参数

5.2.2 结果与分析

5.2.3干缩率降低机理分析

5.3抗氯离子渗透性能的研究

5.3.1配合比及试件参数

5.3.2结果与分析

5.3.3平均电流与电通量之间的关系

5.3.4抗氯离子渗透性能机理分析

5.4抗冻性能的研究

5.4.1 配合比及试件参数

5.4.2结果分析

5.4.3抗冻机理分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

硕士期间取得的主要成果