微硅粉-玄武岩纤维混凝土力学性能研究及抗裂性能研究

摘要

随着时代的快速发展，在如今的建筑材料中，混凝土的发展趋势逐渐面向高抗压、高抗拉、高流动度，并希望混凝土能长期保持高强、高韧性、高抗渗性等性能。与此同时，需要在混凝土结构中向简化施工工艺方向转变。因此，高性能混凝土就应运而生了，高性能混凝土的主要发展方向是改性混凝土，而纤维混凝土也正是高性能混凝土发展的主要内容。由于纤维混凝土中的纤维可以改变混凝土自身的脆性，在强度上主要表现为提高混凝土的抗拉强度及抗折强度，同时可以提高混凝土的阻裂性能及韧性，以玄武岩纤维为代表的纤维混凝土如今在实际运用中都有好的反馈。微硅粉是一种天然的矿物原料，其本身具有的填充效应、火山灰效应及界面效应可以增加混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度。本文以微硅粉矿物原料和玄武岩纤维为研宄对象，研宄了两者对高强混凝土物理力学性能及抗开裂性能的影响。试验中微硅粉采用内掺法来代替水泥用量，用量为5％、7％、10％、12％、15％，玄武岩纤维采用外掺法，，用量为1kg/m3、2kg/m3、3kg/m3、4kg/m3、5kg/m3。本文主要工作和成果如下:
　　1、采用42.5级的水泥、中砂及5mm～20mm瓜子片石子在0.36水胶比下制成的玄武岩纤维混凝土分别外掺1kg/m3、2kg/m3、3kg/m3、4kg/m3、5kg/m3的玄武岩纤维，通过压力机测得，混凝土抗压强度略有提高，3kg/m3玄武岩纤维混凝土强度值达到峰值。混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度明显提高，3kg/m3玄武岩纤维混凝土强度值达到峰值。
　　2、通过内掺法，分别以5％、7％、10％、12％、15％质量比的微硅粉代替水泥，在0.4水胶比下制成的微硅粉混凝土，通过压力机测得，混凝土抗压强度明显提高，在10％微硅粉掺量下达到峰值。混凝土劈裂抗拉强度、抗折强度略有提高。
　　3、利用正交试验法，将玄武岩纤维和微硅粉矿物材料混掺，找出最佳掺量比，发现3kg/m3玄武岩纤维与10％微硅粉混掺时得出的混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度达到最大值。
　　4、通过圆环试验法，探究玄武岩纤维、微硅粉矿物掺合料对混凝土抗开裂性能的影响。研究发现，玄武岩纤维和微硅粉均可以提高混凝土的抗开裂性能，其中玄武岩纤维的提升作用较大，当把玄武岩纤维和微硅粉矿物掺合料混掺时，混凝土的抗开裂性能提升效果最为明显。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 纤维混凝土的增强机理

1．2．1 复合材料力学理论

1．2．2 纤维间距理论

1．3 纤维混凝土国内外研究现状分析

1．3．1 国外研究状况

1．3．2 国内研究状况

1．3．3 纤维混凝土的发展方向

1．4 研究目的、内容与技术路线

1．4．1 研究目的

1．4．2 本文研究的主要内容

1．4．3 本文技术路线

2 试验设计与方法

2．1 试验材料

2．1．1 水泥

2．1．2 细骨料

2．1．3 粗骨料

2．1．4 水

2．1．5 玄武岩纤维

2．1．6 矿物掺合料

2．1．7 减水剂

2．2 试验准备

2．2．1 原材料准备

2．2．2 配合比设计

2．3 正交试验设计

3 混凝土静态力学性能试验

3．1 试件的制备与养护

3．1．1 试件的制备

3．1．2 试件的养护

3．2 力学试验过程

3．2．1 抗压强度试验

3．2．2 劈裂抗拉强度试验

3．2．3 抗折强度试验

3．3 强度计算方法

3．3．1 抗压强度试验

3．3．2 劈裂抗拉强度试验

3．3．3 抗折强度试验

4 混凝土静态力学试验结果分析

4．1 抗压强度试验

4．1．1 玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．1．2 微硅粉混凝土力学性能分析

4．1．3 微硅粉-玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．1．4 小结

4．2 劈裂抗拉强度试验

4．2．1 玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．2．2 微硅粉混凝土力学性能分析

4．2．3 微硅粉-玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．2．4 小结

4．3 抗折强度试验

4．3．1 玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．3．2 微硅粉混凝土力学性能分析

4．3．3 微硅粉-玄武岩纤维混凝土力学性能分析

4．3．4 小结

5 微硅粉-玄武岩纤维混凝土抗裂性能研究

5．1 纤维混凝土早期微裂缝的作用机理

5．2 圆环法抗裂试验

5．2．1 试验工具

5．2．2 试验内容

5．2．3 计算方法

5．3 试验结果与分析

5．3．1 素混凝土与玄武岩纤维混凝土

5．3．2 微硅粉混凝土与微硅粉-玄武岩纤维混凝土

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及成果介绍