定向钢纤维增强大流态混凝土制备与性能研究

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随着集中拌和,远距离运输泵送以及近代超高层建筑的不断兴起,对混凝土的工作性能提出了更高的要求。混凝土材料固有的脆性特性,也进一步限制了近代混凝土结构的发展。在保证具有良好施工和易性的同时,改善混凝土结构极易发生脆性破坏的劣性,是未来混凝土结构发展的重要方向。大流态混凝土在满足混凝土规范新拌性能要求的前提下,具有超强的流动性能,可以很好的适应现代混凝土砂浆远距离、高楼层的运输条件。钢纤维的加入更是进一步改善传统混凝土材料的固有缺陷。定向钢纤维增强大流态混凝土技术,是在传统大流态混凝土技术的基础上,掺加钢纤维并实现定向,旨在提高混凝土的性能。为此本文重点研究了定向钢纤维增强大流态混凝土的制作过程,以及通过试验的方法针对定向后构件的基本力学性能进行了深入探讨。首先,本文介绍了定向钢纤维增强大流态混凝土的制备方法,依据相关规范针对原材料、基体配合比以及纤维掺量进行了设计。查询资料,简要总结介绍了大流态混凝土工作性能的评估方法,采用实验的方式对本次研究所配制的混凝土基体进行了新拌性能的测评。依据电磁感应原理,制作了钢纤维磁场定向装置,通过理论分析,确定出将基体置于磁场的作用时间,并设计了本次试验所需的相关试件尺寸等。其次,为了更好的观察钢纤维在基体中定向过程,验证在本套自主设计的定向试验装置下,理论计算出的定向时间是否可以满足试验要求,以及定向效果是否良好。采用卡波姆凝胶制备透明混凝土替代物的方法,以流变性能相近作为判据,使取向过程可视化。基于电磁感应法对试块中钢纤维的定向效果进行了检测。实验结果表明在理论分析时间内,基体中的钢纤维可基本完成对定向转动,且检测出非定向钢纤维混凝土试件的三个方向电感增量几乎相同,定向试块则在某一方向上电感增量远大于其他两方向,由此表明本次试验浇筑试块定向效果良好。最后,通过试验的方法对比不同纤维掺量下,非定向钢纤维试块与定向钢纤维试块在抗压性能、劈裂抗拉性能以及弯曲韧性方面的异同之处。由于钢纤维的连接效应,钢纤维混凝土试件的损伤模式与普通混凝土试件有着显著差异,钢纤维的存在阻碍了混凝土受力开裂后的进一步裂纹发展。定向后,连接裂缝的钢纤维数量会大大增加,这一阻碍作用会得到进一步提升,且由于定向后,钢纤维的二维分布形式,会使其构件的承载能力呈现出各向异性。根据实验探讨分析,可以看出定向钢纤维试件的力学性能远优于普通混凝土和非定向试件。
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