喷射补偿收缩钢纤维混凝土抗冲击性能试验研究

摘要

喷射补偿收缩钢纤维混凝土是当前国内外迅速发展起来的新型复合材料之一，本文以膨胀剂掺量0％、6％、8％、10％，钢纤维体积率0％、0.8％、1.2％、1.6％为基本因素，按正交试验的设计思路，对该新型复合材料抗冲击性能和限制状态抗压强度进行了研究，最后，对比分析了限制状态与自由状态抗压强度。
　　 对于限制状态抗压强度试验。首先，通过极差和方差分析，确定了钢纤维体积率为1.6％，膨胀剂掺量为6％为最佳组合。其次，研究了喷射补偿收缩钢纤维混凝土抗压强度与钢纤维体积率（膨胀剂掺量）的关系，研究结果表明，随着钢纤维体积率的增加，抗压强度逐渐增大;随着膨胀剂掺量的增加，抗压强度先增加后降低，当钢纤维体积率为1.6％、膨胀剂掺量8％时抗压强度最大。最后，对比分析了限制状态与自由状态抗压强度，研究结果表明，当膨胀剂掺量越多，钢纤维体积率越大，限制状态抗压强度提高比率就越大，当膨胀剂掺量为10％、钢纤维体积率为1.6％时，抗压强度提高比率为17.9％。
　　 对于抗冲击性能试验。根据美国ACI544委员会推荐的抗冲击试件的尺寸和落锤冲击试验方法，设计了一套钢制试模和自由落锤冲击试验装置。试验研究结果表明，随着膨胀剂掺量的增加，喷射补偿收缩钢纤维混凝土初裂（破坏）抗冲击次数先增加后降低，在膨胀剂掺量为6％时最大;破坏与初裂抗冲击能量之差逐渐增大，在膨胀剂掺量为10％时最大;初裂（破坏）抗冲击次数分布特点满足二次曲线的形式。随着钢纤维体积率的增加，喷射补偿收缩钢纤维混凝土初裂（破坏）抗冲击次数逐渐增加，钢纤维体积率为1.6％时最大;破坏与初裂抗冲击能量之差逐渐增大，钢纤维体积率为1.6％时最大;初裂（破坏）的抗冲击次数分布特点满足二次曲线的形式。喷射补偿收缩混凝土初裂（破坏）裂缝条数均先减少后增加，在膨胀剂掺量为8％时最少。喷射钢纤维混凝土初裂抗冲击裂缝条数逐渐减少，钢纤维体积率为0％时最多，破坏抗冲击裂缝条数逐渐增加，钢纤维体积率为1.6％时最多。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出和研究意义

1．2 纤维混凝土抗冲击性能国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容

2 补偿收缩模式和膨胀机理以及纤维增强机理

2．1 膨胀剂膨胀机理

2．2 补偿收缩模式

2．3 纤维增强机理

3 试验总设计

3．1 试验原材料

3．1．1 水泥

3．1．2 水

3．1．3 骨料

3．1．4 钢纤维

3．1．5 外加剂

3．2 试验配合比设计与计算

3．2．1 配合比设计

3．2．2 配合比计算

3．3 试件的制作与养护

3．4 限制状态抗压强度试验设计

3．4．1 试验规划

3．4．2 试验主要仪器设备

3．4．3 试验步骤及数据处理原则

3．5 抗冲击试验设计

3．5．1 国内外抗冲击性能的试验方法

3．5．2 试验装置的开发

3．5．3 试模的设计与制造

3．5．4 试验规划

3．5．5 试验步骤及数据处理原则

4 限制状态抗压强度试验结果与分析

4．1 抗压强度试验结果

4．2 限制状态抗压强度试验结果分析

4．2．1 抗压强度正交试验分析

4．2．2 抗压强度分析

4．2．3 抗压强度对比分析

5 抗冲击试验结果与分析

5．1 喷射素混凝土抗冲击试验结果与分析

5．2 喷射补偿收缩混凝土抗冲击试验结果与分析

5．2．1 试件破坏形态及试验结果

5．2．2 抗冲击次数与膨胀剂掺量的关系

5．2．3 破坏与初裂抗冲击能量之差与膨胀剂掺量的关系

5．2．4 抗冲击裂缝条数与膨胀剂掺量的关系

5．2．5 不同膨胀剂掺量下的抗冲击次数的回归分析

5．3 喷射钢纤维混凝土抗冲击试验结果与分析

5．3．1 试件破坏形态及试验结果

5．3．2 抗冲击次数与钢纤维体积率的关系

5．3．3 破坏与初裂抗冲击能量之差与钢纤维体积率的关系

5．3．4 抗冲击裂缝条数与钢纤维体积率的关系

5．3．5 不同钢纤维体积率下的抗冲击次数的回归分析

5．4 喷射补偿收缩钢纤维混凝土抗冲击试验结果与分析

5．4．1 试件破坏形态及试验结果

5．4．2 抗冲击次数与膨胀剂掺量的关系

5．4．3 破坏与初裂时的冲击能量之差与膨胀剂掺量的关系

5．4．4 不同膨胀剂掺量下的抗冲击次数回归分析

5．4．5 抗冲击次数与钢纤维体积率的关系

5．4．6 破坏与初裂时的冲击能量之差与钢纤维体积率的关系

5．4．7 不同钢纤维体积率下的抗冲击次数回归分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果