沙漠砂生态纤维混凝土耐久性能研究

摘要

随着我国大规模基础工程的建设，混凝土因其优越的性能被大量应用，建材行业被逐渐带动起来，中、粗砂资源不论是从经济、质量、储量或可持续发展的角度考察，已不能满足当代建设规模的需要。宁夏及周边内蒙、甘肃地区具有丰富的沙漠砂资源，在积极倡导“因地制宜，就地取材”的今天，开发并利用当地沙漠砂资源，并将其应用于建设工程中，变废为宝。不仅有利于遏制荒漠化，减少荒漠化损失，为生态环境做出了贡献，促进人与自然和谐发展，而且降低了工程造价，有着深远的社会意义和优越的经济价值。
　　本文在分析沙漠砂混凝土利用现状，总结前人研究结果的基础上，选取宁夏本地的毛乌素沙漠砂取代部分工程中砂，针对沙漠砂混凝土极易开裂收缩，抗冲磨性能不佳问题，提出通过掺入生态纤维，利用其特殊的增强效果，来提高沙漠砂混凝土的耐久性能。通过正交试验以及抗裂收缩性能、抗冲磨性能、抗冻性能的对比试验，研究生态纤维对沙漠砂混凝土的力学性能、抗裂收缩性能、抗冲磨性能以及抗冻性能的影响作用并探讨其影响机理，研究结果如下:
　　(1)通过正交试验优化及综合分析，得出沙漠砂生态纤维混凝土最优配合比为A1B2C2D1E3，水灰比0.29-0.32，粉煤灰掺量范围20-25％，沙漠砂取代率20-30％，砂率36-40％，生态纤维掺量为0.9-1.2kg/m3。
　　(2)通过28d物理力学性能试验结果显示，通过掺入生态纤维，最优组拉压比明显高于其他组，比基准组高22.54％。拉压比越大，反应混凝土整体的韧性越好，由此可知，生态纤维对混凝土具有较高的抗裂增韧作用。
　　(3)生态纤维可以显著提高混凝土的抗冻性能，在冻融循环初期，混凝土内部原有的初始缺陷对其动弹模量的负面影响要比纤维正面效应明显:随着冻融次数的增加，纤维对改善混凝土抗冻性能的作用逐渐明显，当冻融200次后，沙漠砂生态纤维混凝土的相对动弹模量是基准混凝土的120％左右，混凝土中掺入生态纤维是提高抗冻等级的有效途径之一。
　　(4)从抗冲耐磨试验可以得出:基准组、无纤组、最优组磨损率分别为1.4％、2.0％、1.5％，掺入沙漠砂后使混凝土抗冲磨性能有所降低，但掺入生态纤维后对将沙漠砂混凝土的抗冲磨性能有较显著改善，与无纤维组对比，其抗冲磨强度提高了33.2％,磨损率降低了0.5％。
　　(5)混凝土收缩试验表明:不管是收缩值还是收缩率，基准组混凝土远高于其他两组掺入了纤维和沙漠砂的混凝土，收缩率最大为9.149×10-6，收缩率值最大为9.12，收缩率增速较大。无纤维组1d收缩率最低，7d附近与最优组持平，后显著增加，后期收缩率大于最优组混凝土。说明，生态纤维可以改善沙漠砂混凝土后期收缩性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 沙漠特细砂混凝土研究现状与发展趋势

1．3 生态纤维与纤维混凝土研究现状

1．4 课题研究方案

1．4．1 研究目标与内容

1．4．2 拟解决的关键问题

1．4．3 创新点

1．4．4 技术路线

第二章 原材料选择及性能测定

2．1 水泥

2．2 粉煤灰

2．3 生态纤维

2．4 骨料

2．5 外加剂

2．6 拌合水和养护用水

第三章 沙漠砂生态纤维混凝土力学性能试验设计

3．1 配合比设计

3．2 正交试验设计

3．3 混凝土物理力学性能试验方法

3．3．1 混凝土拌合方法

3．3．2 混凝土试件成型及养护方法

3．3．3 混凝土立方体抗压强度测定方法

3．3．4 混凝土立方体劈裂抗拉强度试验

3．3．5 混凝土物理力学性能试验设备

第四章 沙漠砂生态纤维混凝土物理力学性能评定

4．1 正交试验结果与分析

4．1．1 正交试验结果

4．1．2 正交试验混凝土28天抗压强度的极差、方差分析

4．1．3 正交试验混凝土28天劈裂抗拉强度极差、方差分析

4．2 最优组合的判定(综合平衡法)与对比分析

4．2．1 优选组配合比的确定

4．2．2 优选组对比试验研究

4．3 机理分析

4．3．1 水胶比对沙漠砂生态纤维混凝土力学性能的影响

4．3．2 粉煤灰对混凝土性能的影响

第五章 沙漠砂生态纤维混凝土干缩性试验研究

5．1 混凝土干缩机理

5．2 混凝土干缩的影响因素

5．3 试验方法

5．4 试验结果与分析

5．5 试验小结

第六章 沙漠砂生态纤维混凝土抗冻融试验研究

6．1 沙漠砂生态纤维抗冻性能研究现状

6．2 影响混凝土抗冻性的因素

6．3 试验方法及试验设计

6．4 试验结果与结果分析

6．5 试验小结

第七章 沙漠砂生态纤维混凝土抗冲磨试验研究

7．1 悬移质的冲磨破坏机理

7．2 推移质的冲磨破坏机理

7．3 混凝土抗冲磨性能的影响因素

7．5 试验方案

7．5．1 试验方法

7．5．2 试验步骤

7．5．3 试验设备

7．6 试验结果与分析

7．7 试验小结

第八章 机理分析

8．1 沙漠砂的削弱机理

8．2 生态纤维对沙漠砂混凝土的增强机理

8．2．1 纤维增强沙漠砂混凝土收缩性能机理分析

8．2．2 生态纤维提高沙漠砂混凝土的韧性、抗冲击性、耐磨性能

8．2．3 生态纤维改善沙漠砂混凝土抗冻性能的机理

8．3 粉煤灰对沙漠砂混凝土的增强效应

第九章 结论与展望

9．1 结论

9．2 存在的问题及展望

参考文献

致谢

个人简历

在校期间发表论文