聚乙烯醇、玄武岩混杂纤维混凝土性能研究

摘要

纤维混杂通过协同和叠加产生的混杂效应改善混凝土性能。高强高弹聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维是两种较新型的纤维品种，这两种纤维混杂后对混凝土性能的影响几乎无人研究。本文系统地研究这两种纤维产生混杂效应，探讨纤维混杂对混凝土性能影响的规律性，以期更好地改善普通混凝土性能。
　　本文对两种纤维分别选择了三种不同的纤维长度:5mm、10mm、15mm和四种纤维体积掺量:0、0.05％、0.10％、0.15％，配制成C30和C60两个强度等级的单一或混杂纤维增强混凝土，进行了抗压、抗折强度试验，抗弯韧性试验，分别研究纤维长度、纤维类型和纤维掺量对水泥混凝土强度及韧性的影响;运用极差和方差分析量化了各因素对纤维混凝土性能的影响水平;利用数理统计方法探讨了混凝土坍落度值、抗压、抗折强度随纤维掺量、长度的变化规律;采用扫描电子显微镜研究了混凝土的微观结构，探讨了纤维混凝土性能变化的原因。
　　结果表明:混凝土坍落度值随纤维掺量、纤维长度增加而减小;混杂纤维对混凝土工作性能影响小于玄武岩纤维;方差分析中可得，纤维掺量是影响工作性能的最主要因素。混凝土抗压强度随着纤维掺量增加而先增后减;随纤维长度增加而增加，混杂纤维对抗压强度增强效果要优于单掺玄武岩纤维，纤维种类和掺量是影响混凝土抗压强度的主要因素。影响抗折强度各因素由强到弱顺序依次为:纤维掺量，纤维类型，纤维长度;抗折强度随纤维掺量和长度的增加而增加，两种类型纤维混凝土抗折强度都有所提高;其他因素不变下，混杂纤维混凝土的抗折强度要优于单掺玄武岩纤维。纤维种类是影响纤维增强水泥混凝土韧性的最主要因素，混杂纤维混凝土的变形硬化现象较单掺纤维混凝土的显著。同时也发现纤维掺量和长度越大，纤维混凝土变形硬化现象越明显，并且韧性指数值也越大。
　　从增韧机理分析来看，混杂纤维在混凝土中形成三维乱向分布网，遏制了混凝土初始缺陷的出现;当受弯出现裂缝后，聚乙烯醇纤维与玄武岩纤维承担着不同的作用。玄武岩纤维主要承担着裂缝处的桥接作用，有着更好变形性能的聚乙烯醇纤维在裂缝扩展过程中通过自身的变形吸收大量的能量，两种纤维协同工作对裂缝的开展进行了全过程的抑制，从而明显增大了基体的韧性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 玄武岩纤维混凝土的研究现状

1．2．2 聚乙烯醇纤维混凝土的研究现状

1．2．3 混杂纤维混凝土的研究现状

1．3 研究目标和内容

第二章 原材料及试验方案

2．1 试验原材料

2．1．1 硅酸盐水泥

2．1．2 集料

2．1．3 减水剂

2．1．4 纤维

2．2 试验方案

2．2．1 方案设计

2．2．2 试件制备

2．3 试验方法

2．3．1 混凝土工作性能实验

2．3．2 力学性能实验

2．3．3 实验的主要测量仪器

2．4 本章小结

第三章 纤维混凝土工作性能研究

3．1 混凝土的工作性能

3．1．1 纤维对工作性能的影响

3．1．2 工作性能影响因素的方差分析

3．2 本章小结

第四章 纤维混凝土力学性能研究

4．1 抗压强度

4．1．1 纤维对抗压强度的影响

4．1．2 抗压强度影响因素的方差分析

4．2 抗折强度

4．2．1 纤维对抗折强度的影响

4．2．2 抗折强度影响因素的方差分析

4．3 本章小结

第五章 纤维混凝土弯曲韧性性能研究

5．1 弯曲韧性评价方法

5．2 弯曲韧性试验试件的破坏形态和荷载挠度曲线

5．2．1 普通混凝土的破坏形态和荷载挠度曲线

5．2．2 纤维混凝土的破坏形态和荷载挠度曲线

5．3 弯曲韧性的评价和实验结果分析

5．3．1 韧性指数及实验结果

5．3．2 韧性指数I5及结果分析

5．3．3 韧性指数I10及结果分析

5．4 本章小结

第六章 纤维的增强增韧机理分析

6．1 纤维增韧机理概述

6．1．1 纤维间距理论

6．1．2 复合材料理论

6．1．3 增韧机理

6．2 纤维的粘结力

6．2．1 纤维粘结机理

6．2．2 粘结力影响因素

6．3 纤维阻裂

6．3．1 纤维阻裂机理

6．3．2 纤维阻裂影响因素分析

6．4 纤维在水泥混凝土中作用分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

7．3 本文的创新之处

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况