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耐碱玻璃纤维在混凝土中的长期增强效应研究

作　者: 项影明
导　师: 赵晶
学　校: 大连交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 耐碱玻璃纤维混凝土长期增强效应破坏机理微结构改善措施
分类号: TU528.572
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 97次
引　用: 1次
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内容摘要

混凝土已在越来越多的领域中得到应用,但高脆性是其根本性缺陷。采用纤维增强是有效的手段。玻璃纤维是其中一种,与其他纤维相比较,玻璃纤维与水泥基材料均属无机非金属材料,性能比较接近,易于混合均匀,使得玻璃纤维混凝土具有轻质、高强、成本低等应用优势。但是,普通硅酸盐玻璃纤维作为增强材料,受到混凝土中碱侵蚀作用后其强度大大降低。有试验证明,即便是改性后的耐碱玻璃纤维,在混凝土的碱性环境中其长期的增强效应仍将失去。有的学者认为这是因为混凝土中碱性环境对玻璃的腐蚀作用,但也有人认为是Ca(OH)2晶体在玻璃纤维表面生长使得玻璃纤维产生局部应力,造成纤维本身的物理损伤。可见,人们对混凝土中玻璃纤维的破坏原因及过程并不确定,这直接关系到玻璃纤维混凝土结构的使用寿命,进而影响其广泛应用。因此,研究耐碱玻璃纤维在混凝土中的长期增强效应具有十分重要的意义。本文以耐碱玻璃纤维混凝土为研究对象,首先对纤维混凝土的成型工艺,掺量进行了对比试验,确定了纤维的掺入方式和最优掺量;其次,通过混凝土老化试验预测纤维混凝土强度的长期发展趋势,并与素混凝土进行对比,对纤维的长期增强效应做出评价;再次,通过宏观性能试验和SEM扫描电镜观测和能谱分析对混凝土微结构进行研究,探讨纤维混凝土长期强度丧失的原因及纤维破坏机理;最后,提出了改善纤维在混凝土中长期增强效应的有效措施。从试验结果可以得出,纤维的先掺法好于后掺法和水掺法;最优掺量为1.5%;60oC热水养护制度不能用于混凝土的后期强度预测;纤维混凝土的后期强度显著下降,原因是体系内的碱对耐碱玻璃纤维的化学腐蚀和Ca(OH)2晶体生长对纤维表面的刻蚀导致纤维后期强度失去;掺加15%粉煤灰可以有效延长耐碱玻璃纤维的使用寿命,可以有效提高耐碱玻璃纤维混凝土后期强度;掺加10%硅灰可以有效延长耐碱玻璃纤维的使用寿命,提高了早期抗压强度,提高了后期劈裂强度;混凝土采用低水胶比可以显著提高抗压强度,对改善纤维混凝土硬化早期的劈裂强度效果不明显,但对保持后期劈裂强度效果明显。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 研究意义  12
  1.4 主要研究内容  12-13
  1.5 技术路线  13-14
第二章实验原材料及实验方案  14-22
  2.1 原材料的性能  14-16
    2.1.1 水泥  14
    2.1.2 纤维  14
    2.1.3 粉煤灰  14-15
    2.1.4 硅灰  15
    2.1.5 粗骨料－碎石  15
    2.1.6 细骨料－砂  15-16
    2.1.7 拌合水  16
    2.1.8 外加剂  16
  2.2 实验设备  16-17
  2.3 试件的制备  17-18
    2.3.1 试件的制作  17
    2.3.2 试件的养护  17-18
  2.4 试验方法  18-19
    2.4.1 检测方法  18
    2.4.2 抗压强度试验方法  18
    2.4.3 劈裂强度试验方法  18-19
  2.5 混凝土的配合比设计  19-22
    2.5.1 混凝土配合比设计基本要求  19
    2.5.2 配合比计算方法及步骤  19-20
    2.5.3 后续试验的混凝土配合比  20-22
第三章纤维混凝土的成型工艺与掺量研究  22-27
  3.1 纤维混凝土的成型工艺  22-25
  3.2 纤维的最佳掺量  25-26
  3.3 本章小结  26-27
第四章耐碱玻璃纤维混凝土的强度发展规律  27-35
  4.1 标准养护条件混凝土强度发展规律  27-29
  4.2 热养护的混凝土强度发展规律  29-31
  4.3 混凝土宏观破坏特征  31-34
  4.4 本章小结  34-35
第五章耐碱玻璃纤维混凝土的微结构  35-47
  5.1 混凝土微结构与界面区  35-41
    5.1.1 水泥水化过程和产物  35-39
    5.1.2 界面过渡层  39-40
    5.1.3 混凝土界面区微结构  40-41
  5.2 耐碱玻璃纤维的增强机理与损伤  41-46
    5.2.1 纤维增强机理  41-43
    5.2.2 耐碱玻璃纤维的损伤  43-46
  5.3 本章小结  46-47
第六章改善耐碱玻璃纤维混凝土强度  47-63
  6.1 粉煤灰掺合料改善强度  47-53
    6.1.1 粉煤灰的最优掺量  47-49
    6.1.2 粉煤灰的强度试验  49-53
    6.1.3 粉煤灰对抗碳化性的影响  53
  6.2 硅灰掺合料改善强度  53-58
  6.3 低水胶比改善强度  58-61
  6.4 本章小结  61-63
第七章结论  63-64
参考文献  64-66
攻读硕(博)士学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67-68

耐碱玻璃纤维在混凝土中的长期增强效应研究

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