掺入玻璃纤维及玄武岩纤维增强混凝土性能的试验研究

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混凝土作为当代建筑中无法取代的土木工程三大主材之一,因其脆性大、耐久性差等缺点,同时又制约着实际施工中的发展与应用。基于材料科学领域“复合化”的思想以及前人的研究经验,本文选取了玄武岩纤维及玻璃纤维作为混凝土复合化的掺入料,希望通过在基准混凝土中掺入上述两种纤维,使其在混凝土中发挥出各自的优势,从而得到工作性能更优、力学性能更强的纤维混凝土。因玄武岩纤维具有高强度、韧性好等优点,而玻璃纤维具有良好的机械性能及耐腐蚀性强的优点,二者在性能上可以很好的补充混凝土的缺陷,故本文试验选取了16mm短切玄武岩及玻璃纤维,按照0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的体积份数分别掺入混凝土中,制成不同纤维含量的玄武岩纤维混凝土和玻璃纤维混凝土,并将上述二者纤维按照玄武岩0.05%体积份数为基础,体积增量为0.05%,其余体积份数为玻璃纤维,且纤维总体积份数保持0.2%不变制得混合纤维混凝土。本文在试验中,从宏观角度分别对基准混凝土、玄武岩纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、玄武岩-玻璃纤维混合纤维混凝土进行了塌落度试验,从其流动性、粘连性的变化反应出纤维混凝土较基准混凝土工作性能的增强;对其在3d、7d、28d三种龄期下的抗压、劈拉强度及28d龄期下的三点弯曲抗折强度进行试验,从试验结果分析研究纤维混凝土力学性能的变化及原因。在微观层面,通过运用SEM扫电子显微镜对上述混凝土试块进行观察并找出其工作性能、力学性能较基准混凝土增强的原因及机理。试验结果表明:(1)在掺入纤维之后,纤维混凝土的塌落度值较基准混凝土有明显的下降趋势。且在单纤维混凝土的塌落度试验中,随着纤维掺入量的增加,塌落度值的下降也愈明显。混合纤维混凝土的塌落度值要低于单纤维混凝土。从塌落度试验的结果可以得出,均匀分散在混凝土中的纤维可以有效降低混凝土的流动性,从而使混凝土的工作性能有良好的改善。(2)在不同龄期下的抗压、劈拉试验中,玄武岩纤维混凝土、玻璃纤维混凝土较基准混凝土有了明显的升,且呈现出先增加后降低的态势。在相同掺量不同龄期的对比结果,可以看出在早龄期纤维混凝土的抗压、劈拉强度要强于长龄期。玄武岩纤维混凝土的最优掺量为0.1%,玻璃纤维混凝土的最优掺量为0.15%。在28d龄期下的三点弯曲抗折试验结果与抗压、劈拉试验结果基本一致。从而可以得出随着纤维的掺入,可以有效的填充混凝土中细微的缝隙与孔洞,在混凝土受到荷载时分担一部分应力,使混凝土表现出更加良好的力学性能。(3)在对混合纤维混凝土进行力学试验的结果中可以看出,混合纤维混凝土较单纤维混凝土可以更好的升混凝土的力学性能,且两种纤维的最优配比为0.1%体积份数的玄武岩纤维与0.1%体积份数的玻璃纤维进行混合。混凝土中两种纤维由于三维乱向分布,在混凝土受到压力时减小了裂缝处的尖端集中应力,产生增益效果。(4)运用SEM显微镜对纤维混凝土进行微观研究时可发现,混凝土中纤维素的表面经水化反应形成了聚集水化物,在混凝土与纤维的连接部分表现出有效的胶着力,从而增强相互之间粘结性,对混凝土力学性能的升有着很大的作用。
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