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关于保证结构混凝土的耐久性主要是从配合比设计入手,通过掺入矿物超细粉(硅灰、超细矿渣、超细粉煤灰、超细天然沸石粉及多种材料复合超细粉等)和高效减水剂以及合成纤维,降低水泥混凝土的单方用水量和水胶比,同时降低水泥胶凝材料用量,从而使混凝土的总收缩量减少,避免早期裂缝的产生;合成纤维的掺入,避免混凝土内部连通毛细孔的形成,这样从外到内提高了混凝土的抗渗透性,有效地抵抗了水及其他侵蚀性介质的侵入,因而同时也提高了混凝土的抗冻融性,最终使混凝土的耐久性得以保证。
本文主要以提高混凝土耐久性为目的,以几种新型材料诸如聚乙烯醇纤维(PVA)和煤沥青碳纤维掺入后对混凝土的抗渗性能、抗冻融性能以及抗弯冲击性能的影响为研究对象,从混凝土的配制入手,直至得到以上纤维掺入后混凝土的耐久性变化的结论,为这几种新材料的应用和推广提供理论支持。
在具体试验研究中,引入“正交试验设计”这一方法进行高性能混凝土的配制,充分考虑高性能混凝土的特点,多因素、多水平进行综合比选,最终确定最优的高性能混凝土配合比。
在最优配合比确定后,分别制取掺纤维和不掺纤维的混凝土抗渗试件、抗冻融试件和抗弯冲击试件,制定合理的试验操作方案,最终得出如下重要结论:对于抗渗性能,PVA纤维混凝土抗渗等级为S8;普通混凝土抗渗等级为S6,对于抗冻融性能,PVA纤维混凝土抗冻标号大于F200;普通混凝土抗冻标号小于F200;对于抗弯冲击性能,碳纤维混凝土的抗弯冲击性能远远超于普通混凝土的抗弯冲击性能,且随着纤维掺量的增多,碳纤维混凝土的初裂冲击性能的提高幅度与其破坏冲击性能的提高幅度相当;碳纤维体积掺率为0.1%的碳纤维混凝土C3的抗弯破坏冲击次数比纤维掺率为0.076%的纤维混凝土C2约提高15%,比掺量为0.06%的碳纤维混凝土C1提高约210%。对于抗裂性能,以实际工程为例,论证了钢纤维混凝土比普通混凝土开裂时间长、裂缝数量少。