纤维种类对轻质混凝土的性能影响

简介:关于混凝土集料方面的论文题目、论文提纲、混凝土集料论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。

目录

1. 混凝土:12水泥混凝土粗集料压碎指标试验

（1.深圳市建筑工务署,深圳 518004；2.武汉理工大学材料学院,武汉 430070）

摘 要：

通过引入不同种类纤维,着重研究其对C50轻质混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响规律和作用机理.试验结果表明：掺入纤维降低轻质混凝土的工作性能,特别是钢纤维及仿钢纤维；抗压强度和抗折强度增幅最大的钢纤维轻质混凝土的7 d和28 d抗压强度分别为46.1 MPa和65.9 MPa,抗折强度分别为2.8 MPa和6.6 MPa；掺入钢纤维的混凝土耐久性最为优异：渗水高度14.8 mm,抗渗等级＞P12,经过300次冻融试验,相对动弹模为96%,质量损失率0.60.

关键词：轻质混凝土；纤维；性能

Effect of Fiber Types on Properties of

Lightweight Aggregate Concrete

LIU Lisha1 ,GUO Kai2

(1.Shenzhen Building Public Affair Bureau, Shenzhen 518004,China,

2. School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China)

Abstract:

The effects of different types of fibers on the properties of lightweight aggregate concrete, such as workability, mechanical properties, durability,were studied in this paper. The results show that workability of lightweight aggregate concrete is affected by mixing with steel fiber and steelwirelike fiber. The steel fiber plays a more important role in the improvement of lightweight aggregate. Compressive strength: 46.1 MPa(7 d),65.9 MPa(28 d) and bending strength:2.8 MPa(7 d),6.6 MPa(28 d). The permeability height was 14.8 mm, antiseepage greater was more than grade＞P12,300 freezingthawing cycles,the relative dynamic elastic modulus was 96%,the weight loss was 0.60.

Key words:lightweight aggregate concrete,fiber,property

随着国民经济的飞速发展,交通量呈指数级增长,市内公路桥梁跨径要求越来越大,普通混凝土作为桥面铺装材料由于其自重荷载大,逐渐不适应这种发展趋势.轻质混凝土相对于普通混凝土具有干表观密度低,可有效降低桥面自重荷载,提高桥梁承载能力,但是其脆性较大,容易造成脆性破坏,因此该文采用纤维增韧的方法,研究不同纤维种类对轻质混凝土性能的影响规律.

1原材料和实验方案

1.1原材料

1） 水泥：湖北华新水泥公司生产的PO 42.5水泥,密度3.15 g/cm3.

2）粉煤灰：湖北汉川电厂生产的Ⅱ级粉煤灰,比表面积为380 m2/kg,需水量比为96%.

水泥、粉煤灰的化学成分与细度见表1.

3）轻集料：为湖北宜昌光大轻集料有限公司生产的800级碎石形膨胀页岩轻集料.

4）细集料：中粗河砂,连续级配,细度模数为2.7~2.8,含泥量小于1%.

5）外加剂：上海三瑞聚羧酸高效减水剂,减水效率为22%.

6）水：自来水.

7）纤维：采用钢纤维、聚丙烯纤维和有机仿钢丝纤维,它们的物理力学性能见表2.

混凝土:12水泥混凝土粗集料压碎指标试验

1.2实验方法

1）轻质混凝土工作性能试验：《轻骨料混凝土技术规程》JGJ512002.

2）纤维增强轻集料混凝土力学性能按照《轻骨料混凝土技术规程》JGJ512002和《钢纤维混凝土试验方法》CECS13：89进行,试验分别采用150 mm×150 mm×150 mm,150 mm×150 mm×550 mm的模具成型抗压、抗折的混凝土试件.

2实验结果与分析

实验中,一组不掺入钢纤维的轻质混凝土（下文简称素混凝土）做参照,钢纤维、聚丙烯纤维、有机仿钢丝纤维以同一体积率Vf等于1%加入轻质混凝土基体,研究形成的轻质混凝土工作性能、力学性能和耐久性能.

2.1工作性能

纤维在混凝土中形成乱向分布的网状结构,加上它的比表面积很大,使混凝土内部摩阻力增大,阻止混凝土的流动,因而会引起混凝土的流动性降低.素混凝土和掺入3种纤维制备的轻质混凝土（减水剂掺量0.8%）工作性能试验数据见表3.

由表3试验结果可以看出：掺加纤维对混凝土的工作性能有较大的影

响,尤其是钢纤维及仿钢纤维.未加纤维轻质混凝土具有很好的坍落度和扩展度,

但出现了分层离析的现象,轻集料上浮较为明显.掺入钢纤维和仿钢纤维,轻质混凝土的工作性能变化相近,均产生了较大损失,除了纤维在拌和料中形成网状结构,使拌和料内部摩阻力增大,阻止拌和料的流动,还因为纤维的比表面积较大,需要更多的水泥浆体包裹,两者共同导致轻质混凝土的稠度明显降低,和易性变差.但仿钢纤维具有柔性,在混凝土流动时,仿钢纤维能在推力作用下弯曲而更有益于混凝土的流动扩展,因此仿钢纤维的和易性比钢纤维好.掺入聚丙烯纤维坍落度下降较小,但扩展度大幅降低,分布在混凝土中的大量纤维束缚了集料以及浆体的流动,降低了混凝土的表面析水和集料的沉降.

2.2力学性能

素混凝土和不同纤维制备的轻质混凝土的抗压强度和抗折强度测试结果见表4.

由表4试验结果可以看出：素混凝土7 d和28 d抗压强度分别为40.2 MPa和55.6 MPa.只掺入纤维的轻质混凝土7 d和28 d抗压强度明显提高,原因是掺入纤维后,轻质混凝土的分层离析程度减少,有利于混凝土的均匀性,从而提高了混凝土的强度.而掺入钢纤维的轻质混凝土的强度提高最多,则是因为钢纤维的弹性模量比改性聚丙烯纤维和仿钢纤维的弹性模量大得多.掺入纤维后的轻质混凝土的抗折强度均得到提高,特别是7 d抗折强度提高幅度最大,这是因为水泥水化还未发生完全,纤维在混凝土的增韧作用更为明显；28 d抗折强度则以钢纤维轻质混凝土最高,主要因为钢纤维的弹性模量大,其抗拉强度也较大,同时还存在钢混界面粘结性要比有机物混界面好的因素.

2.3耐久性能

采用轻质混凝土作为桥面铺装材料能够降低桥面自重荷载,相对提高桥梁承载能力,但桥梁因其服役的特殊环境对采用材料的耐久性能提出较高的要求,特别是材料的抗渗性能和抗冻性能,不仅影响轻质混凝土的质量,更是影响到整个桥体结构的可靠性和使用效果.

2.3.1抗渗性能

混凝土的抗渗性能跟混凝土的耐久性能密切相关,混凝土的耐久性破坏基本上都是以水为反应物或媒介,因此研究轻质混凝土的抗渗性能具有重要意义.素混凝土和不同纤维制备的轻质混凝土的抗渗性能测试结果见表5.

由表5试验结果可以看出：掺入纤维的轻质混凝土抗渗透性能强于素轻质混凝土的抗渗透性能.混凝土的渗透性能主要是由混凝土内部的孔隙率和孔连通的程度决定.轻质混凝土采用的轻集料自身多孔,抗渗性能较差,并且相对水泥浆体容易上浮,导致轻质混凝土不够密实,因此一般的轻质混凝土抗渗性能较差.掺入纤维以后,轻集料被形成网状的纤维限制运动,其周围被水泥石包围,水泥石切断了各个轻集料之间的联系,使得各轻集料形如孤岛,从而避免了轻集料自身因素对混凝土抗渗性能的影响.同时由于轻集料和水泥石之间的弹性模量比较接近,两者具有较好的协调一致变形的能力,界面区原生缺陷较少,再加上纤维穿插于水泥石及其界面形成互穿网络,提高了致密性,从而显著改善了轻质混凝土的抗渗性能.

2.3.2抗冻性能

混凝土耐久性的另一个重要指标是抗冻性,特别是作为桥面铺装材料,混凝土的抗冻性能要求更高.常用混凝土抗冻试验方法可分为快冻法和慢冻法两种.本试验采用快冻法,试件尺寸为100 mm×100 mm×300 mm.成型试件在标准养护28 d后进行试验,分别测试混凝土在100, 200,300次冻融循环后按照标准测试质量损失率和动弹模损失率,试验结果见表6.

由表6结果可知：随着冻融循次数增加,各组混凝土的动弹性模量下降,质量损失率上升,其中素轻质混凝土动弹性模量损失最大,质量损失率最高,而掺入纤维的各组轻质混凝土的动弹性模量损失和质量损失率较小,且相差不大；经300次冻融循环后,各混凝土件表面有不同程度微裂缝发展,素轻质混凝土表面有剥落现象,质量损失较大.这是因为纤维在轻质混凝土内部形成的网络结构,加强了轻质混凝土抵抗混凝土内部水分结冰产生的膨胀压力,同时这种结构也增加了轻质混凝土的密实度,因而在宏观上表现为轻质混凝土的抗冻性能提高.

3结论

a.掺入纤维降低轻质混凝土的工作性能,尤其是钢纤维及仿钢纤维,但未加纤维轻质混凝土易出现分层离析的现象,轻集料上浮较为明显.

b.掺入纤维增加轻质混凝土的抗压强度和抗折强度,素混凝土7 d和28 d抗压强度分别为40.2 MPa和55.6 MPa,抗折强度分别为2.2 MPa和4.8 MPa,而增幅最大的钢纤维轻质混凝土的7 d和28 d抗压强度分别为46.1 MPa和65.9 MPa,抗折强度分别为2.8 MPa和6.6 MPa.

c.掺入纤维提高轻质混凝土的耐久性,其中掺入钢纤维的混凝土耐久性最为优异：渗水高度14.8 mm,抗渗等级＞P12,经过300次冻融试验,相对动弹模为96%,质量损失率0.60.

参考文献

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总结：本文是一篇混凝土集料论文范文，可作为选题参考。

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