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水工抗冲磨混凝土的抗裂性能研究

张建峰  
【摘要】:目前,我国水利水电工程建设主要集中在西部地区,西部地区具有地形地质条件复杂、山高坡陡,覆盖层深厚特点。这些水利水电工程的规模大,泄洪流量大,泄水建筑物面临高水头、大流量、高速水流的冲击、磨损、气蚀破坏。为了提高混凝土的抗磨损、抗气蚀能力,一般多从提高混凝土强度的角度考虑,而提高混凝土强度的大都会增加胶凝材料用量,增大混凝土开裂的风险,影响混凝土的耐久性。因此,研究水工抗冲磨混凝土的抗裂性能具有重要意义。 本文主要研究了不同种类硅粉、纤维和不同掺量粉煤灰对混凝土抗冲磨性能和抗裂性能的影响;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、吸水动力学方法,对不同硅粉掺量、不同种类纤维的水泥石微观结构进行分析;应用灰色系统理论对抗冲磨混凝土的综合性能进行评价。 研究结果表明,掺硅粉混凝土的抗冲磨强度较高,随着龄期的增长强度增长明显;掺不同种类的硅粉对混凝土抗冲磨强度的影响不尽相同,其中富祥硅粉效果最差,其它三种硅粉效果相差不大。掺入硅粉的混凝土更易发生塑性开裂;不同种类硅粉对抗裂性能的影响基本相同。掺纤维混凝土的抗冲磨强度有明显提高,纤维种类对混凝土抗冲磨强度的影响较小。此外,掺入纤维可以提高混凝土的抗拉强度,降低混凝土的脆性;纤维对于混凝土的塑性收缩开裂具有明显的抑制效果。随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的抗冲磨强度反而有减小趋势,但抗裂性较好。 一方面硅粉作为一种辅助胶凝材料掺加到水泥浆体中,与Ca(OH)2发生二次水化反应,导致C-S-H凝胶含量增加,另一方面硅粉可以填充孔隙,致使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高。纤维对改善水泥石孔结构也有一定的积极作用。 利用灰色系统理论对抗冲磨混凝土的性能进行了综合评价,掺硅粉与纤维可以更好地发挥各自的优点,不仅可以提高混凝土的抗冲磨强度,而且可以提高混凝土的抗裂性能。


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