混杂纤维高强自密实混凝土性能研究

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混凝土自诞生到现在,依旧是我们使用的主要建筑材料,人们对于混凝土的研究也在不断进步。目前为了应对各种不同的建筑需要,人们开发出许多新型混凝土,例如:沥青混凝土、纤维混凝土、高强混凝土、自密实混凝土等。自密实混凝土相对于其他混凝土最大的特点就是无需振捣即可成型,避免了例如一些节点部位难以振捣密实,导致的结构质量降低等问题,使自密实混凝土受到广泛的关注。在同等水胶比的情况下,自密实混凝土强度远低于普通混凝土强度,而在同等强度下,自密实混凝土水胶比又相比普通混凝土低许多。高强自密实混凝土在强度提升的情况下水胶比会很低,同时在自身收缩和环境因素的作用下韧性降低,易开裂,会让环境中的不利钢筋的因子进入混凝土中,进而导致整体构件的耐久性降低。为解决这样的问题,有关研究表明可以通过纤维改性有效的增强混凝土的韧性,本文采用具有优异力学性能和导电性能的碳纳米管和钢纤维混掺,制备混杂纤维高强自密实混凝土,研究其工作性能和力学性能,主要工作如下:(1)阐述自密实混凝土的研究现状,分析纤维对于提升高强自密实混凝土阻裂增韧效果的可行性。通过配比计算得到该自密实混凝土的基准配合比,同时在试配过程中利用BP神经网络的预测能力减少试配的工作量,结合坍落扩展度和J环扩展度等工作性能测试,得到最佳基准配合比。(2)研究不同纤维掺量下自密实混凝土的工作性能,探究钢纤维和碳纳米管对于高强自密实混凝土工作性能影响。通过试验得出高强自密实混凝土随着钢纤维掺量的增加流动性能下降;碳纳米管纤维在单掺时,随着碳纳米管纤维增加,混凝土流动性能增加,在碳纳米管纤维掺量在0.2%时对于工作性能提升最为明显;两种纤维混掺时,流动性能随着碳纳米管纤维掺量有所提升,在碳纳米管掺量达到0.2%时达到最高,之后随着碳纳米管纤维掺量增加,混凝土流动性能反而下降。(3)研究单掺和混掺情况下钢纤维和碳纳米管纤维对于高强自密实混凝土力学性能的影响,寻找最佳的纤维掺量。通过试验得出:在钢纤维掺量为1.8%,P-CNT掺量为0.2%时既满足工作性能且力学性能最佳。(4)通过平板抗裂试验进一步分析钢纤维和碳纳米管纤维在高强自密实混凝土早期开裂上对抗裂性能提升的作用。研究在最佳钢纤维掺量下,碳纳米管纤维对于钢纤维高强自密实混凝土弯曲韧性的影响,通过荷载-位移曲线,计算出弯曲韧性比,用以衡量碳纳米管对于高强自密实混凝土韧性的提升情况。经试验得出:在满足工作性能的前提下,钢纤维掺量为1.2%和1.8%,P-CNT掺量为0.2%时抗裂性能接近,均达到了一级限裂效能等级;在钢纤维掺量为1.8%时,不同P-CNT掺量对于混杂纤维自密实混凝土的弯曲韧性有一定影响,主要反映在裂缝扩展阶段,在P-CNT掺量为0.3%时试件的弯曲韧性最佳,延性最好。(5)研究试件是否含水和尺寸效应对于试件通电极化的影响,对40×40×160mm和150×150×150mm两种尺寸进行极化试验,选择合适的尺寸试件进行循环加载制度下的压敏试验,研究试件的压敏性能。
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