低堿補(bǔ)償收縮鋼纖維混凝土應(yīng)用性能.研究

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1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文纖維，能有效提高混凝土的抗拉、抗折強(qiáng)度，提高混凝土的韌性和抗裂性，增強(qiáng)抗磨能力，具體表現(xiàn)為：(1)能提高混凝土基體的初裂強(qiáng)度。鋼纖維在混凝土基體未開裂以前，依靠其自身的高彈性模量能分擔(dān)部分荷載，并抑制混凝土裂縫的引發(fā)，使混凝土基體的初裂強(qiáng)度有所提高。(2)能提高混凝土抗折抗拉強(qiáng)度。在素混凝土基體開裂后，鋼纖維能繼續(xù)承擔(dān)荷載，約束基體混凝土的變形，使混凝土保持裂而不斷的特性。當(dāng)鋼纖維達(dá)到一定的摻量時(shí)，還能使混凝土初裂后出現(xiàn)類似鋼材受拉超過屈服點(diǎn)后的材料強(qiáng)化期，承載力持續(xù)提高。(3)能改善混凝土的韌性，使混凝土保持一定的裂后剩余強(qiáng)度。韌性是指材料破壞過程吸

2、收能量的能力，主要決定于材料的變形能力。普通混凝土變形能力很小，在初裂后隨即斷裂，脆性特征顯著。鋼纖維混凝土的破壞形式一般為基體先開裂，隨后纖維從混凝土基體中拔出破壞。由于在纖維脫粘和拔出的過程中，隨著變形的增大將消耗大量的脫粘和拔出功，所以鋼纖維能有效改善混凝土的韌性。在混凝土基體開裂后，由于鋼纖維跨越裂縫的“橋梁”作用使混凝土仍能保持一定的承載力，還表現(xiàn)為鋼纖維混凝土具有一定的裂后剩余強(qiáng)度。韌性的提高隨結(jié)構(gòu)的安全性是非常有利的。(4)能提高混凝土的整體性和抗動荷載作用的能力。鋼纖維自身具有較高的剛度，對于多裂縫的素混凝土而言，鋼纖維能跨越基體內(nèi)部裂縫起到傳遞荷載的“橋

3、梁”作用，加快了周圍混凝土對作用點(diǎn)上施加的外部高速荷載的響應(yīng)速度，鈍化了裂縫尖端的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了混凝土承受荷載時(shí)的整體性，增強(qiáng)了構(gòu)件整體共同受力的能力。這種對相應(yīng)外部荷載響應(yīng)的整體性的改善對提高混凝土抗沖擊、抗疲勞應(yīng)力作用的能力非常有利。(5)能抑制混凝土的變形。鋼纖維自身的形態(tài)、三維亂向分布的狀態(tài)，以及較高的剛度能有效抑制混凝土的變形，使混凝土保持較高的體積穩(wěn)定性。(6)能增強(qiáng)混凝土的抗磨性。車輛對路面的磨損是集摩擦、剪切、犁削、抽吸等多種作用于一體的過程，已成為路面混凝土主要的耐久性問題之一。鋼纖維混凝土在抗磨能力上獨(dú)具優(yōu)勢，因?yàn)閷τ谛掳杌炷炼?，鋼纖維在其中

4、的分布向三維的篩子，有效阻止了混凝土的離析和泌水，避免了由于泌水形成的混凝土東南大學(xué)碩士學(xué)位論文表面強(qiáng)度下降、松散、起砂等現(xiàn)象，顯然有利于混凝土抗磨性的改善。在硬化后，鋼纖維有效增強(qiáng)了表面混凝土的抗剪強(qiáng)度，并對表面混凝土有較強(qiáng)的錨固作用，同樣有利于混凝土抗磨性的改善。通過以上分析可見，鋼纖維自身的外形和材料性質(zhì)使其能有效彌補(bǔ)混凝土自身原有的諸多不足，鋼纖維和混凝土的復(fù)合效應(yīng)符合纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料的一般性能特征，代表著混凝土材料的發(fā)展方向。正因如此，使得鋼纖維混凝土作為一種高性能材料被廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、水利、機(jī)場、隧道、護(hù)岸、鐵道，以及軍事防護(hù)等諸多工程中。較高的抗折強(qiáng)

5、度、較高的抗沖擊抗疲勞能力，以及抗變形能力和抗磨性使鋼纖維混凝土非常適用作路面橋面材料。較高的抗折強(qiáng)度使路面具有較高的承載力或在保持相同承載力的情況下，能減薄路面板的厚度。如道路改造工程，受諸多因素的限制，許多路段有特定標(biāo)高要求，此時(shí)，鋼纖維混凝土路面顯然是非常適用的。較強(qiáng)的抗沖擊抗疲勞能力對于路面橋面這種承受車輛動荷載作用的結(jié)構(gòu)而言，有助于提高使用功能和延長使用壽命，在受車輛沖擊作用較強(qiáng)的區(qū)域如地下通道、停車場等使用鋼纖維混凝土性能優(yōu)勢尤其顯著。較強(qiáng)的抗收縮變形能力對路面而言可延長切縫間距，減少路面破壞成因和改善行車的舒適度，而較強(qiáng)的抗磨性則對混凝土路面的耐久性有利。因

6、具有以上性能優(yōu)勢，鋼纖維混凝土作為一種性能優(yōu)良的路面橋面材料得到了廣泛的認(rèn)同。．隨著新的技術(shù)問題不斷出現(xiàn)，以及現(xiàn)代結(jié)構(gòu)對材料更高性能的要求，鋼纖維混凝土向其他材料一樣也在不斷實(shí)現(xiàn)自身性能的改進(jìn)和完善。突出表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：(1)通過鋼纖維的增強(qiáng)作用雖然能使路面橋面混凝土的使用壽命大幅增長，但同樣可能遇到堿集料反應(yīng)的問題。在有堿集料反應(yīng)發(fā)生的結(jié)構(gòu)中能否有效克服或抑制堿集料反應(yīng)的破壞作用，保持原有的壽命不受損，現(xiàn)有抑制堿集料反應(yīng)的措施是否對鋼纖維混凝土同樣有效等是非常值得關(guān)注的問題。因?yàn)殇摾w維混凝土的性能雖然優(yōu)良，但使用成本也是很高的，如果使用鋼纖維后仍無法避免堿集料反應(yīng)引起的

7、破壞，不能達(dá)到預(yù)期的長使用壽命，必將造成比普通混凝土更大的經(jīng)濟(jì)損失。堿集料反應(yīng)是指混凝土中的堿和集料中的硅酸鹽或碳酸鹽發(fā)生的反應(yīng)(相應(yīng)東南大學(xué)碩士學(xué)位論文的被稱為“堿一硅酸鹽反應(yīng)”和“堿一碳酸鹽反應(yīng)”)。堿集料反應(yīng)的生成物是具有遇水膨脹性的硅酸鹽凝膠或碳酸鹽凝膠物，其結(jié)果將造成結(jié)構(gòu)膨脹而發(fā)生大面積開裂破壞。一般情況下，在混凝土中的堿含量達(dá)到一定的程度、集料中存在堿活性物質(zhì)(即指活性硅酸鹽和碳酸鹽)、混凝土具有一定的濕度C通常情況下總是存在的)的情況下，堿集料反應(yīng)不可避免。由于堿集料反應(yīng)的破壞形態(tài)以起苞、脹裂為主，且一旦發(fā)生，所