塑鋼纖維輕骨料混凝土力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究

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1、塑鋼纖維輕骨料混凝土力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究-->1緒論1.1研究背景輕骨料混凝土[1]是指用輕粗骨料、輕砂（或普通砂）等為骨料配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m3的水泥混凝土。輕骨料混凝土是減輕結(jié)構(gòu)自重最有效、最直接的措施，是高層與大跨度結(jié)構(gòu)的理想建筑材料[2,3]。人造輕骨料可由工業(yè)廢棄物和建筑垃圾等燒制而成，可大大減少對天然集料資源的開采，因此輕骨料混凝土是一種生態(tài)環(huán)保型建筑材料；采用輕骨料混凝土替代普通混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，能夠增加建筑物的使用面積，降低基礎(chǔ)造價(jià)；輕骨料混凝土具有一定的“自養(yǎng)護(hù)”功能[4]，有利于提高混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)性，使得輕骨料混凝土具有比普通混

2、凝土更好的抗?jié)B性；輕骨料的多孔性可緩解混凝土內(nèi)部因水結(jié)冰造成的膨脹壓應(yīng)力，提高其抗凍融破壞能力；此外，輕骨料混凝土還具有良好的抗震性能，相關(guān)研究表明[5]：輕集料混凝土相對抗震系數(shù)為109，而普通混凝土僅為84。雖然輕骨料混凝土優(yōu)點(diǎn)很多，但目前大多數(shù)輕骨料混凝土存在強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生脆性破壞等性能缺陷[6,7]，所以我國輕骨料混凝土很少被應(yīng)用于承重結(jié)構(gòu)中[8,9]，而主要作為墻體的保溫、隔熱材料使用。研究表明，將纖維作為增強(qiáng)材料摻入輕骨料混凝土中能夠顯著提高其抗開裂能力，并能有效降低其脆性程度，改善各項(xiàng)力學(xué)性能及耐久性能[10,11]。塑鋼纖維具有彈性模量大、抗拉強(qiáng)度高等特點(diǎn)，將塑鋼纖維作

3、為增強(qiáng)材料摻入輕骨料混凝土中，構(gòu)成復(fù)合材料—塑鋼纖維輕骨料混凝土，既能將輕骨料混凝土的輕質(zhì)高強(qiáng)等獨(dú)特性能優(yōu)勢傳承下來，又能有效克服混凝土的脆性問題，符合混凝土材料科學(xué)發(fā)展方向[12]，極大地推動(dòng)了輕骨料混凝土在承重結(jié)構(gòu)中的發(fā)展與應(yīng)用。以往關(guān)于纖維輕骨料混凝土的研究并不全面，研究主要集中于某一項(xiàng)特定性能。由于輕骨料混凝土固有缺陷的存在，土木工程師不斷嘗試著將輕骨料混凝土應(yīng)用于承重結(jié)構(gòu)中，如將纖維作為增強(qiáng)材料摻加到輕骨料混凝土中，但是纖維輕骨料混凝土應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)時(shí)纖維摻量取值沒有科學(xué)合理的依據(jù)，大多數(shù)時(shí)候是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的，沒有從纖維輕骨料混凝土宏觀力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)機(jī)理上去提出合理纖維摻量

4、。.........1.2輕骨料混凝土研究現(xiàn)狀BuiLeAnhTuan和臺(tái)灣國立臺(tái)灣科技大學(xué)Chao-LungHShagh等人[14]研究了采用油棕櫚殼和粘土陶粒為原料配制而成的兩種輕骨料混凝土在力學(xué)性能及干縮性方面的差異。研究結(jié)果表明：盡管油棕櫚殼陶?；炷恋母杀碛^密度比粘土陶?；炷恋?5%，但其28天抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度比粘土陶?；炷练謩e高44%、30%、16%；油棕櫚殼陶?；炷恋膹?qiáng)重比高于粘土陶?；炷良捌胀ɑ炷?；在混凝土早期養(yǎng)護(hù)階段，油棕櫚殼陶粒混凝土的干縮值比粘土陶?；炷链髮⒔槐叮?dāng)養(yǎng)護(hù)齡期超過90天時(shí)，干縮值降低至原來的35%。.......2試驗(yàn)概

5、況2.1試驗(yàn)原材料水泥：采用P·O42.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料：普通河砂，細(xì)度模數(shù)2.9，含泥量2.1%，堆積密度1547kg/m3；塑鋼纖維：選用浙江寧波大成新材料股份有限公司生產(chǎn)的異型塑鋼纖維如圖2.1所示，其性能指標(biāo)見表2.1；粗骨料：采用包頭市精正建材公司生產(chǎn)的圓球型粉煤灰陶粒、碎石型粉煤灰陶粒及天津市武清區(qū)彤上輕質(zhì)建材廠生產(chǎn)的頁巖陶粒，外觀形貌分別如圖2.2～2.4所示，性能指標(biāo)如表2.2所示；減水劑：萘系高效減水劑，減水率為20%；........2.2試驗(yàn)配合比由于建筑工程中強(qiáng)度等級(jí)為C30混凝土應(yīng)用較為廣泛，基于此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的輕骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)為LC30。采用松散

6、體積法對塑鋼纖維輕骨料混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，試驗(yàn)配合比如表2.3所示。由于輕骨料混凝土在拌和過程中骨料容易上浮，摻纖維后不易攪拌均勻，宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，試件制作具體步驟如下：（1）備料：根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)配合比中數(shù)據(jù)分別稱取水泥、塑鋼纖維、陶粒、細(xì)砂備用。（2）陶粒預(yù)濕：將稱量好的陶粒倒入盛有水的容器中進(jìn)行常壓吸水處理，水面需高出陶粒表面一定高度，要保證陶粒常壓吸水水面下降后仍能完全浸沒陶粒，浸泡1h后，將容器中的陶粒倒出，并處理成飽和面干狀態(tài)。（3）投料、拌和：將稱量好的原材料投入攪拌機(jī)進(jìn)行機(jī)械拌和，投料順序?yàn)閷⒔?jīng)預(yù)濕處理過的陶粒、細(xì)砂、水泥依次投入攪拌機(jī)內(nèi)；采用人工分散法加入塑鋼

7、纖維，盡量做到均勻分散，機(jī)械攪拌1～2min；加入水和減水劑，拌和2.5min。（4）出料成模：在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型（振動(dòng)30～40s），24h后脫模，放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。........3塑鋼纖維輕骨料混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究......103.1抗壓性能試驗(yàn)研究......103.1.1抗壓破壞試驗(yàn)現(xiàn)象........103.1.2抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果及分析........113.2劈裂抗拉性能試驗(yàn)研究....143.2.