湿热盐环境下混杂纤维和纳米增强地聚合物混凝土力学性能研究

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地聚合物混凝土具有绿色环保和快硬早强等优点,也存在易开裂、韧性低等缺陷。随着我国海洋资源的不断开发,海洋基础设施的建设日益增多,这对地聚合物混凝土的性能提出了更高的要求。基于此,本文采用纳米SiO2、PVA纤维和钢纤维对地聚合物混凝土进行改性增强,通过试验探明了纳米SiO2和混杂纤维对地聚合物混凝土在湿热盐环境下力学性能的影响,揭示了湿热盐环境下地聚合物复合混凝土的损伤机理。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过抗压试验、劈裂抗拉试验和弹性模量试验,探明了湿热盐环境作用下,纳米SiO2、PVA纤维和混杂纤维对地聚合物混凝土基本力学性能的影响。结果表明,随着纳米SiO2掺量、PVA纤维掺量和混杂纤维掺量的增加,地聚合物混凝土经受湿热盐环境作用下的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量先增大后减小,当纳米SiO2、PVA纤维和混杂纤维掺量分别为1.5%、0.6%和1.6%时,地聚合物混凝土可获得最佳力学性能。(2)通过落锤冲击试验,探明了纳米SiO2、PVA纤维和混杂纤维对地聚合物混凝土在湿热盐环境下抗冲击性能的影响。基于双参数威布尔模型计算了不同失效概率下地聚合物混凝土的初裂冲击次数、破坏冲击次数和冲击韧性,并以此为指标对地聚合物混凝土的抗冲击性能进行了评价。结果表明,随着纳米SiO2、PVA纤维和混杂纤维掺量的增加,地聚合物混凝土经受湿热盐作用下的初裂冲击次数、破坏冲击次数以及冲击韧性先增大后减小;掺加纳米SiO2后,地聚合物混凝土的抗冲击性能有明显改善;掺加PVA纤维和混杂纤维后,地聚合物混凝土的冲击韧性显著提高。(3)基于微观测试结果,分析了混杂纤维和纳米SiO2增强地聚合物混凝土在湿热盐环境下的破坏机理。结果表明,在湿热盐环境中,地聚合物混凝土在氯离子和水的共同作用下产生劣化。PVA纤维和钢纤维微丝所造成的缺陷、纳米SiO2的流失以及钢纤维微丝的锈蚀会加速氯离子和水对地聚合物混凝土的劣化作用;地聚合物混凝土的劣化又会加剧纳米SiO2的流失、钢纤维微丝的锈蚀以及纤维-基体界面过渡区的弱化,从而导致地聚合物复合混凝土内部结构发生改变,力学性能下降。
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