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喷射补偿收缩钢纤维混凝土膨胀变形与力学性能试验研究

崔朋勃  
【摘要】:混凝土可持续发展的主要出路是延长其服役寿命,而混凝土开裂是降低其使用寿命的主要因素。本文以喷射钢纤维混凝土为基体,将膨胀剂均匀分散于其中制成喷射补偿收缩钢纤维混凝土,通过试验研究了该材料的膨胀变形性能、基本力学性能和抗裂性能。 膨胀性能试验测试了补偿收缩混凝土的自由膨胀率、钢纤维与钢筋单独约束和联合约束条件下的限制膨胀率。钢纤维与钢筋两种限制方法均显著降低了混凝土的膨胀率,而以联合限制效果更佳;体积率掺量为1.6%的钢纤维单独约束与配筋率为0.79%的钢筋单独约束对混凝土的限制作用比较接近。 基本力学性能试验以膨胀剂内掺量和钢纤维体积率为变量进行正交试验,共设计16组混凝土配合比,288个试块,分别测试了混凝土7d、28d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度。喷射补偿收缩混凝土中膨胀剂内掺量为6%时效果最好,膨胀剂掺量继续增加强度开始下降;喷射钢纤维混凝土中钢纤维体积率掺量在0.8%~1.2%范围内时最为理想,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度较素混凝土最大提高量分别为4.0%、43.4%和28.0%;钢纤维和膨胀剂双掺时,混凝土各强度随钢纤维掺量的增加强度逐渐增大,随膨胀剂掺量的增加,混凝土强度先增大后减小,在8%膨胀剂掺量下达到最大值,三种强度最大提高量分别为11.7%、53.2%和40.0%,明显优于钢纤维单独掺入时的情况,喷射补偿收缩钢纤维混凝土膨胀剂和钢纤维的最佳匹配掺量分别为8%、1.2%。 喷射补偿收缩混凝土的自由膨胀率超过0.035%时,混凝土的强度均开始大幅度下降;对于钢纤维体积率为1.2%的补偿收缩钢纤维混凝土,联合限制膨胀率超过0.021%时混凝土的强度开始下降。 以膨胀变形试验和基本力学性能试验为基础,对最佳膨胀剂和钢纤维掺量下的四类混凝土进行早期抗裂对比试验。喷射钢纤维混凝土、喷射补偿收缩混凝土和喷射补偿收缩钢纤维混凝土的裂缝降低系数分别为58.4%、91.6%和96.8%,早期抗裂等级分别为二级、一级、一级,而以喷射补偿收缩钢纤维混凝土的抗裂效果最好。 图65表27参74


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