玄武岩纤维泡沫混凝土抗裂性能研究

摘要

近年来，泡沫混凝土在工程建设中得到了越来越广泛的应用，但其在应用过程中容易开裂，掺入纤维是提高水泥基材料抗裂性的重要手段，研究纤维对泡沫混凝土抗裂性能的影响以及提出相应的抗裂评价指标是十分必要的。
　　本文研究玄武岩纤维对不同密度等级泡沫混凝土阻裂产生的效应，探讨纤维对泡沫混凝土抗裂性能影响的规律性，同时寻求适合评价泡沫混凝土抗裂性能的评价指标，以期更好地改善泡沫混凝土抗裂性能。
　　本文所掺纤维选取三种长度:5mm、10mm、15mm和四种体积掺量:0、0.15％、0.30％、0.45％，配制成A05和A07两个密度等级的纤维泡沫混凝土，进行了抗压、抗折、弹性模量、干燥收缩试验，椭圆环约束试验，弯曲韧性试验，分别研究纤维体积掺量和纤维长度对泡沫混凝土各项性能的影响。基于上述结果，得到间接反映泡沫混凝土抗裂性能的三大指标K1、K2和K3用于评价纤维对泡沫混凝土抗裂性能的影响，并将其与椭圆环约束试验作比较，建立适合评价泡沫混凝土抗裂性能的评价指标。采用扫描电子显微镜研究纤维泡沫混凝土的微观结构，探讨纤维对泡沫混凝土抗裂性能影响的内在原因。
　　研究结果表明:
　　(1)两种密度等级的泡沫混凝土，其抗压强度、抗折强度及弹性模量均表现出随掺量增加而提高、随纤维长度增加而提高的趋势，且最主要影响因素均是纤维体积掺量，其次是纤维长度;而干燥收缩则呈现出随掺量提高而先降低后持平并上涨、随着纤维长度的增加逐渐降低的变化趋势，且其在A05级泡沫混凝土中，纤维体积掺量是最主要因素，A07级则是纤维长度。
　　(2)不同密度等级的玄武岩纤维泡沫混凝土的开裂时间都是随纤维掺量和纤维长度的增加表现出先增后减的趋势，其中纤维掺量是影响纤维泡沫混凝土开裂时间的最主要因素;裂缝宽度都是随纤维的掺量的提高而呈现先减后增、随纤维长度的提高表现出逐渐降低的趋势，其中纤维长度是影响纤维泡沫混凝土裂缝宽度的最主要因素。
　　(3)直观抗裂评价指标K4与间接抗裂评价指标K1之间相关性系数最高，采用K1作为泡沫混凝土抗裂性能间接评价指标更具代表性。
　　(4)普通泡沫混凝土出现一裂即断的脆性破坏，而纤维泡沫混凝土则表现出一定的变形硬化现象，且纤维掺量越高，纤维泡沫混凝土的变形硬化现象越明显，所得到的曲线也越发饱满。对于不同密度等级的泡沫混凝土，纤维掺量均是影响纤维泡沫混凝土韧性的最主要因素，其次为纤维长度。
　　(5)纤维间距是影响抗裂效果的首要因素，长纤维更有利于阻裂，玄武岩纤维在泡沫混凝土中的均匀分布以及与水泥水化产物之间良好的粘结，提高了抗裂性能。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．1．1 泡沫混凝土抗裂性能研究的重要性

1．1．2 泡沫混凝土抗裂性能研究的必要性

1．2 国内外研究概况

1．2．1 纤维对泡沫混凝土抗裂性能的影响

1．2．2 泡沫混凝土抗裂性的评价指标

1．3 存在的问题

1．4 研究思路和内容

第二章 原材料及试验方案

2．1 原材料

2．1．1 硅酸盐水泥

2．1．2 发泡剂

2．1．3 玄武岩纤维

2．2 试验方案

2．3 试件制备与成型

2．4 试验方法

2．4．1 抗压强度试验

2．4．2 抗折强度试验

2．4．3 弹性模量试验

2．4．4 干燥收缩试验

2．4．5 椭圆环约束开裂试验

2．4．6 弯曲韧性试验

2．5 主要仪器设备

第三章 纤维对泡沫混凝土力学及干燥收缩性能的试验研究

3．1 纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响

3．1．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响

3．1．2 抗压强度影响因素的方差分析

3．2 纤维对泡沫混凝土抗折强度的影响

3．2．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土抗折强度的影响

3．2．2 抗折强度影响因素的方差分析

3．3 纤维对泡沫混凝土弹性模量的影响

3．3．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土弹性模量的影响

3．3．2 弹性模量影响因素的方差分析

3．4 纤维对泡沫混凝土干燥收缩的影响

3．4．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土干燥收缩的影响

3．4．2 干燥收缩影响因素的方差分析

3．5 本章小结

第四章 椭圆环约束开裂试验评价纤维对泡沫混凝土抗开裂性能的影响

4．1 椭圆环约束试验设计

4．2 试验结果

4．3 玄武岩纤维对开裂时间的影响

4．3．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土开裂时间的影响

4．3．2 开裂时间影响因素的方差分析

4．4 玄武岩纤维对裂缝宽度的影响

4．4．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土裂缝宽度的影响

4．4．2 裂缝宽度影响因素的方差分析

4．5 本章小结

第五章 泡沫混凝土抗裂指标与椭圆环约束试验对比

5．1 玄武岩纤维对泡沫混凝土各抗裂性能评价指标的影响

5．2 玄武岩纤维对泡沫混凝土抗裂性能的影响

5．2．1 纤维对K1的影响

5．2．2 纤维对K2的影响

5．2．3 纤维对K3的影响

5．3 泡沫混凝土抗裂指标与椭圆环约束试验对比

5．4 本章小结

第六章 纤维泡沫混凝土弯曲韧性性能研究

6．1 ASTM C1018的韧性指数法

6．2 弯曲韧性试验试件的破坏形态和荷载挠度曲线

6．3 弯曲韧性的评价和实验结果分析

6．3．2 韧性指数I5及结果分析

6．3．3 韧性指数I10及结果分析

6．4 本章小结

第七章 纤维改善泡沫混凝土抗裂性能的机理分析

7．1 纤维阻裂机理分析

7．1．1 纤维阻裂影响因素分析

7．1．2 纤维阻裂机理

7．2 纤维在泡沫混凝土中作用分析

7．3 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 创新点

8．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况