玄武岩纤维对低温下钢渣粉混凝土力学性能影响的试验分析

摘要

目前，随着社会对低碳环保要求的提高，用钢渣粉替代水泥制成的钢渣粉混凝土，以其和易性良好和水化热低等优点受到普遍关注。但是钢渣粉混凝土也存在强度增长慢、早期强度较低、抗裂性差和钢渣粉高掺量时导致混凝土的强度降低幅度较大等问题。我国近半国土在冬季时气温低于零度，对于冬季的工程施工，低温条件下混凝土强度的降低就是一个必须考虑的问题。钢渣粉作为掺和料对混凝土的抗冻性有一定的改善。玄武岩纤维抗拉强度高、耐低温和抗裂性良好等优点，将其与钢渣粉复合掺入改善早期强度为钢渣粉混凝土在寒区的应用打开一条新思路。本文首先研究了玄武岩纤维掺量为3kg/m3下钢渣粉掺量和养护龄期对玄武岩纤维钢渣粉混凝土压拉性能的影响，得出钢渣粉混凝土的强度增长规律和合适的钢渣粉掺量。在此基础上研究在合适钢渣粉掺量下不同低温养护条件时，不同掺量的玄武岩纤维对钢渣粉混凝土压拉强度的影响。
　　首先，进行了不同龄期下钢渣粉对混凝土压拉强度影响的试验，其中养护龄期分别为7d、14d、28d，钢渣粉掺量为0％、12％、15％、18％、20％。试验结果相较于不掺钢渣粉的混凝土，混凝土掺入钢渣粉后其28d压拉强度与未掺入组基本持平或略有提高，在钢渣粉掺量为15％时达到最优，抗压强度提高了2.6％，劈裂抗拉强度提高了9.2％;在养护龄期为14d时，在钢渣粉掺量12％时抗压强度达到最优，提高了7.5％，劈裂抗拉强度在钢渣粉量20％时达到最优，提高了4.4％;在养护龄期为7d时，混凝土的压拉强度均随着钢渣粉掺量的增加而降低。通过对不同掺量的钢渣粉混凝土在不同龄期的强度发展规律对比得，玄武岩纤维钢渣粉混凝土早期强度发展较慢，后期强度发展较快，且其28d强度略高或基本持平于不掺钢渣粉混凝土的强度。
　　在此基础上进行了以玄武岩纤维掺量分别为0kg/m3、2kg/m3、3kg/m3、4kg/m3、5kg/m3，养护温度为标准养护、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃的正交试验，共25组。与各自养护温度下未掺纤维组比较，在养护温度为标准养护和-5℃时，在玄武岩纤维在3kg/m3时，混凝土强度达到最大，抗压强度分别提高了3.9％和7.4％，劈裂抗拉强度分别提高了11.5％和7.8％;在养护温度为-10℃、-15℃和-20℃时，玄武岩纤维为4 kg/m3时，混凝土强度达到最大，抗压强度分别提高了8.9％、8.9％和17.9％，劈裂抗拉强度分别提高了8.9％、10.5％和23.1％。标准养护下未掺入纤维的钢渣粉混凝土强度为38.8MPa。与其相比在低温-5℃、-10℃、-15℃、-20℃养护下掺入玄武岩纤维的混凝土，其最大抗压强度可达100.7％、98.9％、98.2％、98.2％，最大劈裂抗拉强度可达96.9％、94.1％、92.3％、91.3％。试验结果表明:在低温条件下使用的钢渣粉混凝土在掺入玄武岩纤维后，强度得到有效提高，接近标养下的普通钢渣粉混凝土的强度。说明玄武岩纤维可以较好的改善钢渣粉混凝土低温环境下的抗冻能力。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 钢渣粉混凝土研究现状

1．2．2 玄武岩纤维混凝土研究现状

1．2．3 低温条件下玄武岩纤维和钢渣粉用于混凝土的研究意义

1．3 研究内容、研究目的和研究方法

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 研究目的

1．3．3 研究方法

2 玄武岩纤维和钢渣粉对增强混凝土抗冻性能机理分析

2．1 低温下混凝土受冻破坏理论

2．1．1 静水压理论

2．1．2 渗透压理论

2．2 玄武岩纤维和钢渣粉增强混凝土抗冻机理

2．2．1 纤维增强理论

2．2．2 钢渣粉代替水泥可行性分析

3 试验设计

3．1 试验原材料

3．2 试验配合比设计计算

3．2．1 试验配合比确定方法

3．3 试件的制作、养护和测试

3．3．1 试件的制作过程

3．3．2 试件的养护

3．3．3 试件的压拉测试

3．4 钢渣粉选择试验设计

3．4．1 试验规划

3．4．2 试验主要仪器设备

3．5 低温试验设计

3．5．1 试验规划

3．5．2 试验主要仪器设备

4 不同养护龄期下玄武岩纤维钢渣粉混凝土压拉试验分析

4．1 试验内容

4．2 混凝土试件

4．3 玄武岩纤维钢渣粉混凝土试件抗压强度测试

4．3．1 玄武岩纤维钢渣粉混凝土试件抗压强度试块破坏过程

4．3．2 玄武岩纤维钢渣粉混凝土抗压强度试验结果和分析

4．4 玄武岩纤维钢渣粉混凝土试件劈裂强度测试

4．4．1 试件抗拉强度试块破坏过程

4．4．2 试件抗拉强度试验结果和分析

4．5 本章小结

5 低温下玄武岩纤维钢渣粉混凝土力学性能试验分析

5．1 试验内容

5．2 受冻临界强度

5．3 低温养护下试件抗压强度测试

5．3．1 试件抗压破坏过程

5．3．2 低温养护下抗压强度试验结果与分析

5．4 低温养护下试件劈裂抗拉强度测试

5．4．1 试件劈裂抗拉强度破坏过程

5．4．2 低温养护下劈裂抗拉强度试验结果与分析

5．5 本章小结

6 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果