鋼纖維-水泥石基體界面特征及對混凝土宏觀性能影響的研究.pdf

1、鋼纖維混凝土因其優(yōu)良的工作性能而開始在工程中大量應用，然而鋼纖維與混凝土基體間薄弱的界面粘結(jié)導致鋼纖維的增強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聚合物和無機礦物摻和料硅灰來對混凝土進行改性處理，以期提高鋼纖維與混凝土基體間的界面粘結(jié)性能，進而增強鋼纖維混凝土的宏觀力學性能。為此，本文測試了不同硅灰和聚合物摻量時鋼纖維混凝土的抗壓、劈裂抗拉、抗折強度等宏觀力學指標;自行設(shè)計模具及夾具進行鋼纖維拉拔試驗，研究硅灰和聚合物對鋼

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度等級和齡期對界面粘結(jié)性能的影響;對界面區(qū)以及水泥石基體進行顯微硬度、SEM試驗、XRD試驗以及低溫氮吸附微觀孔隙測定等試驗，從微觀上對硅灰和聚合物對鋼纖維與水泥石基體界面粘結(jié)性能的影響和作用機理進行解釋。
　　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度，而聚合物則降低了混凝土的這些力學性能;單摻鋼纖維時，能一定程度

3、提高混凝土的這些宏觀力學性能，但存在一個介于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)強度，但硅灰摻量超過9％后容易導致鋼纖維被拔斷而瞬間失效，并且硅灰還會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變形的能力。而聚合物能提高鋼纖維的極限位移，并能通過對界面粘結(jié)的弱化而使鋼纖維被拉拔時不易斷裂而消耗更多的能量，同時還能提高鋼纖維混凝土適應變形的能力；③在鋼纖維埋置角度為45°時，界面粘結(jié)強度達

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)強度明顯高于表面光圓的鋼纖維，且界面粘結(jié)強度隨混凝土基體強度的提高而增大，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性能的差距，并有利于水泥的水化反應，促進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；⑤將界面區(qū)的力學參數(shù)和微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀力學性能聯(lián)系起來，得出界面粘結(jié)強度、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度和抗折強度間的函數(shù)關(guān)系式，既揭示了界面區(qū)特征參數(shù)對混凝土抗壓、抗折強度的影響趨勢，又為預測實際工程