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玄武岩纤维橡胶混凝土抗冲击及抗冲磨性能研究

魏昆仑  
【摘要】:建筑物运行时受所在环境因素影响,使混凝土耐久性能面临严峻的挑战。混凝土耐久性问题轻者会对建筑物整体结构产生一定安全隐患,维修耗费巨大,重者直接导致建筑物破坏失效,进而无法继续运行,其中水工建筑物的抗冲磨问题就十分突出,因此,如何应对这一问题就极为重要。研究发现将橡胶颗粒作为掺合料加入混凝土中,其抗冲磨性能提升明显,但同时也会损失部分强度,而掺纤维却能弥补部分强度损失,将纤维与橡胶复合掺入混凝土中以期减小因橡胶引起的力学性能损失,同时进一步增强混凝土的整体性能。本文在混凝土中分别掺入粒状、针状、粉状橡胶,以及不同掺量和长度的玄武岩纤维,研究不同玄武岩纤维掺量和长度与不同橡胶形状复合掺入时对混凝土的力学、抗冲击及抗冲磨性能的影响。研究结果表明:(1)混凝土中分别掺入15%的粒状、针状、粉状橡胶时,其中粒状橡胶对抗压及劈裂抗拉强度影响最小,分别降低了25.5%、16.45%;在橡胶混凝土中掺入玄武岩纤维,综合对比,纤维长为12mm,掺量为0.1%时力学性能最佳,其中粒状橡胶混凝土抗压及劈裂抗拉强度分别提高了8.3%、7.19%。(2)混凝土中分别掺入15%的粒状、针状、粉状橡胶时,其抗冲击性能提高了263.6%,300.0%、43.2%;在橡胶混凝土中掺入玄武岩纤维,综合对比,纤维长为12mm,掺量为0.1%时抗冲击性能最佳,对粒状橡胶混凝土提升率为78.1%;玄武岩纤维橡胶混凝土的落锤抗冲击次数可以用威布尔分布模型评价。(3)混凝土中分别掺入15%的粒状、针状、粉状橡胶时,其抗冲磨强度提高了140.24%、157.96%、83.88%;在粒状橡胶混凝土中掺玄武岩纤维,当纤维掺量为0.1%时其抗冲磨强度提升最大为11.63%,玄武岩纤维与橡胶能共同增强混凝土的抗冲磨性能。(4)使用分形维数表征混凝土冲磨面的形貌变化情况,发现分形维数与累计质量损失和累计体积损失存在对数函数关系,并建立了函数关系式。


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