鋼纖維-水泥石基體界面特征及對(duì)混凝土宏觀性能影響的研究.pdf

1、鋼纖維混凝土因其優(yōu)良的工作性能而開(kāi)始在工程中大量應(yīng)用，然而鋼纖維與混凝土基體間薄弱的界面粘結(jié)導(dǎo)致鋼纖維的增強(qiáng)增韌效果難以有效完全發(fā)揮。本文采用目前常用的添加有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)礦物摻和料硅灰來(lái)對(duì)混凝土進(jìn)行改性處理，以期提高鋼纖維與混凝土基體間的界面粘結(jié)性能，進(jìn)而增強(qiáng)鋼纖維混凝土的宏觀力學(xué)性能。為此，本文測(cè)試了不同硅灰和聚合物摻量時(shí)鋼纖維混凝土的抗壓、劈裂抗拉、抗折強(qiáng)度等宏觀力學(xué)指標(biāo);自行設(shè)計(jì)模具及夾具進(jìn)行鋼纖維拉拔試驗(yàn)，研究硅灰和聚合物對(duì)鋼

2、纖維一水泥石基體界面粘結(jié)性能的影響;研究了鋼纖維埋置角度、鋼纖維表面形貌以及混凝土基體強(qiáng)度等級(jí)和齡期對(duì)界面粘結(jié)性能的影響;對(duì)界面區(qū)以及水泥石基體進(jìn)行顯微硬度、SEM試驗(yàn)、XRD試驗(yàn)以及低溫氮吸附微觀孔隙測(cè)定等試驗(yàn)，從微觀上對(duì)硅灰和聚合物對(duì)鋼纖維與水泥石基體界面粘結(jié)性能的影響和作用機(jī)理進(jìn)行解釋。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①硅灰能較好的提高混凝土抗折、抗壓以及劈裂抗拉強(qiáng)度，而聚合物則降低了混凝土的這些力學(xué)性能;單摻鋼纖維時(shí)，能一定程度

3、提高混凝土的這些宏觀力學(xué)性能，但存在一個(gè)介于0.6％～0.9％的最優(yōu)摻量；②硅灰極大地提高了鋼纖維與水泥石基體間的界面粘結(jié)強(qiáng)度，但硅灰摻量超過(guò)9％后容易導(dǎo)致鋼纖維被拔斷而瞬間失效，并且硅灰還會(huì)因抑制了鋼纖維自身的彈塑性變形而降低鋼纖維混凝土適應(yīng)變形的能力。而聚合物能提高鋼纖維的極限位移，并能通過(guò)對(duì)界面粘結(jié)的弱化而使鋼纖維被拉拔時(shí)不易斷裂而消耗更多的能量，同時(shí)還能提高鋼纖維混凝土適應(yīng)變形的能力；③在鋼纖維埋置角度為45°時(shí)，界面粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)

4、到最大，但摻硅灰后傾斜的鋼纖維更容易被拔斷，鋼纖維埋置角度越大該現(xiàn)象越明顯;凸肋形鋼纖維與基體間的界面粘結(jié)強(qiáng)度明顯高于表面光圓的鋼纖維，且界面粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土基體強(qiáng)度的提高而增大，兩者之間存在一定的函數(shù)關(guān)系；④硅灰能夠增大界面區(qū)顯微硬度值并縮小界面區(qū)與水泥石基體間力學(xué)性能的差距，并有利于水泥的水化反應(yīng)，促進(jìn)C-S-H凝膠的生成，抑制Ca(OH)2晶體的產(chǎn)生，降低了界面區(qū)和基體的微觀孔隙體積而改善了界面區(qū)結(jié)構(gòu)，有利于提高界面粘結(jié)性能。聚合

5、物雖也能縮小界面區(qū)顯微硬度最小值并一定程度降低了大孔徑的有害孔隙總體積，但其也導(dǎo)致Ca(OH)2晶體含量和尺寸增加，基體顯微硬度的降低，從而界面粘結(jié)性能還是隨聚合物摻量的增加而呈下降趨勢(shì)；⑤將界面區(qū)的力學(xué)參數(shù)和微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)性能聯(lián)系起來(lái)，得出界面粘結(jié)強(qiáng)度、鋼纖維拉拔韌度、顯微硬度、比表面積以及微觀總孔體積與混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度間的函數(shù)關(guān)系式，既揭示了界面區(qū)特征參數(shù)對(duì)混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度的影響趨勢(shì)，又為預(yù)測(cè)實(shí)際工程