耐碱玻璃纤维在混凝土中的受长期增强效应研究

摘要

混凝土已在越来越多的领域中得到应用，但高脆性是其根本性缺陷。采用纤维增强是有效的手段。玻璃纤维是其中一种，与其他纤维相比较，玻璃纤维与水泥基材料均属无机非金属材料，性能比较接近，易于混合均匀，使得玻璃纤维混凝土具有轻质、高强、成本低等应用优势。但是，普通硅酸盐玻璃纤维作为增强材料，受到混凝土中碱侵蚀作用后其强度大大降低。有试验证明，即便是改性后的耐碱玻璃纤维，在混凝土的碱性环境中其长期的增强效应仍将失去。有的学者认为这是因为混凝土中碱性环境对玻璃的腐蚀作用，但也有人认为是Ca(OH)2晶体在玻璃纤维表面生长使得玻璃纤维产生局部应力，造成纤维本身的物理损伤。可见，人们对混凝土中玻璃纤维的破坏原因及过程并不确定，这直接关系到玻璃纤维混凝土结构的使用寿命，进而影响其广泛应用。因此，研究耐碱玻璃纤维在混凝土中的长期增强效应具有十分重要的意义。
　　 本文以耐碱玻璃纤维混凝土为研究对象，首先对纤维混凝土的成型工艺，掺量进行了对比试验，确定了纤维的掺入方式和最优掺量；其次，通过混凝土老化试验预测纤维混凝土强度的长期发展趋势，并与素混凝土进行对比，对纤维的长期增强效应做出评价；再次，通过宏观性能试验和SEM扫描电镜观测和能谱分析对混凝土微结构进行研究，探讨纤维混凝土长期强度丧失的原因及纤维破坏机理；最后，提出了改善纤维在混凝土中长期增强效应的有效措施。
　　 从试验结果可以得出，纤维的先掺法好于后掺法和水掺法；最优掺量为1.5％；60℃热水养护制度不能用于混凝土的后期强度预测；纤维混凝土的后期强度显著下降，原因是体系内的碱对耐碱玻璃纤维的化学腐蚀和Ca(OH)2晶体生长对纤维表面的刻蚀导致纤维后期强度失去；掺加15％粉煤灰可以有效延长耐碱玻璃纤维的使用寿命，可以有效提高耐碱玻璃纤维混凝土后期强度；掺加10％硅灰可以有效延长耐碱玻璃纤维的使用寿命，提高了早期抗压强度，提高了后期劈裂强度；混凝土采用低水胶比可以显著提高抗压强度，对改善纤维混凝土硬化早期的劈裂强度效果不明显，但对保持后期劈裂强度效果明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究意义

1.4主要研究内容

1.5技术路线

第二章实验原材料及实验方案

2.1原材料的性能

2.1.1水泥

2.1.2纤维

2.1.3粉煤灰

2.1.4硅灰

2.1.5粗骨料—碎石

2.1.6细骨料—砂

2.1.7拌合水

2.1.8外加剂

2.2实验设备

2.3试件的制备

2.3.1试件的制作

2.3.2试件的养护

2.4试验方法

2.4.1检测方法

2.4.2抗压强度试验方法

2.4.3劈裂强度试验方法

2.5混凝土的配合比设计

2.5.1混凝土配合比设计基本要求

2.5.2配合比计算方法及步骤

2.5.3后续试验的混凝土配合比

第三章纤维混凝土的成型工艺与掺量研究

3.1纤维混凝土的成型工艺

3.2纤维的最佳掺量

3.3本章小结

第四章耐碱玻璃纤维混凝土的强度发展规律

4.1标准养护条件混凝土强度发展规律

4.2热养护的混凝土强度发展规律

4.3混凝土宏观破坏特征

4.4本章小结

第五章耐碱玻璃纤维混凝土的微结构

5.1混凝土微结构与界面区

5.1.1水泥水化过程和产物

5.1.2界面过渡层

5.1.3混凝土界面区微结构

5.2耐碱玻璃纤维的增强机理与损伤

5.2.1纤维增强机理

5.2.2耐碱玻璃纤维的损伤

5.3本章小结

第六章改善耐碱玻璃纤维混凝土强度

6.1粉煤灰掺合料改善强度

6.1.1粉煤灰的最优掺量

6.1.2粉煤灰的强度试验

6.1.3粉煤灰对抗碳化性的影响

6.2硅灰掺合料改善强度

6.3低水胶比改善强度

6.4本章小结

第七章结论

参考文献

攻读硕(博)士学位期间发表的学术论文

致谢