废料级刨花状钢纤维混凝土力学性能及碳化试验研究

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废料级刨花状钢纤维混凝土(Scrap-grade shavings-shape steel fiber concrete,以下简称SSSFC)是一种新型节能环保材料,将难以处理的废旧钢纤维加入到普通混凝土中,极大地解决了资源浪费以及环境恶化问题,符合当下所提倡的可持续发展战略。本文通过对不同强度等级、废旧钢纤维体积掺量的SSSFC进行坍落度试验、基本力学性能试验和天然碳化条件下耐久性能的试验,研究废旧钢纤维对普通混凝土力学性能和抗碳化性能的影响规律及作用机理。(1)确定SSSFC的配合比并进行试件的设计、制备和养护。通过坍落度试验研究发现适量的废旧钢纤维体积掺入率对SSSFC拌合物的和易性有较好的改善作用。(2)对SSSFC进行立方体抗压、劈裂抗拉、抗折试验,分析废旧钢纤维掺量对混凝土力学性能的影响。研究发现,废旧钢纤维的掺入对SSSFC劈裂抗拉性能和抗折性能提高显著,通过折压比与拉压比可以定性的得出废旧钢纤维对SSSFC的韧性和延性具有一定的改善作用。同时,分析各强度之间的联系并建立适用于SSSFC的关系式。(3)对SSSFC进行轴心抗压强度试验。基于SSSFC应力—应变全过程曲线,观察分析各组SSSFC峰值应力、峰值应变、韧性指数的数值大小及变化规律,对SSSFC应力—应变全过程曲线归一化处理后进行延性分析。研究发现,废旧钢纤维的掺入有效的提高了SSSFC的韧性和延性,当掺量为3%时提升效果最好。同时,建立适用于SSSFC轴心抗压与立方体抗压间的关系式。(4)对SSSFC进行天然碳化条件下的耐久性试验。主要开展了对天然碳化条件下不同废旧钢纤维掺量、不同碳化龄期对碳化深度的影响研究。研究发现,随着掺量提高,同龄期混凝土的碳化深度先减小后增大,掺量为2%时对碳化作用的抑制效果最佳。同时,建立适用于SSSFC在天然碳化的条件废旧钢纤维各掺量下碳化深度和碳化龄期之间的关系式。
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