硅粉對鋼纖維再生混凝土高溫后軸壓及斷裂性能影響研究.pdf

1、目前我國建筑垃圾年產(chǎn)量超過15億噸，污染嚴重且資源化利用率低，其環(huán)保再生技術(shù)急需提升。實際上，建筑垃圾絕大部分屬于可再生利用的材料（廢舊混凝土、磚塊和天然石材等），采用建筑垃圾制備再生混凝土的技術(shù)在我國具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于建筑垃圾再生骨料存在強度低、孔隙率大等缺陷，目前國內(nèi)成熟的技術(shù)較少，以建筑垃圾再生骨料制備的混凝土總體性能不佳。因此，研發(fā)高性能再生混凝土，并探明其常溫和高溫后的力學(xué)性能，從而推廣應(yīng)用，既能減輕環(huán)境污染，又節(jié)

2、省原材料的消耗，對推動我國綠色建筑發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。
　　在改性混凝土中，加入鋼纖維的技術(shù)已經(jīng)廣泛地運用在實際工程中，鋼纖維的橋接和拉結(jié)效應(yīng)能較大幅度地改善混凝土材料的脆性、抗沖擊、抗拉和抗折強度以及耗能能力等性能。另外，在混凝土摻入硅粉也一種常見的改性方法。硅粉是在冶煉工業(yè)中產(chǎn)生的廢料，對環(huán)境有嚴重污染。硅粉作為摻和料摻入混凝土后，將發(fā)揮其火山灰和微填充效應(yīng)，能夠增加混凝土的密實度，提高抗壓強度。國內(nèi)外對硅粉改性普通混凝土

3、和鋼纖維混凝土的基本力學(xué)性能開展了較多的試驗研究，但缺少對硅粉改性鋼纖維再生混凝土力學(xué)性能的研究，特別欠缺其高溫后軸壓及斷裂性能的研究。為此，本研究以硅粉鋼纖維再生骨料混凝土（SSFRAC）為研究對象，探討硅粉對鋼纖維再生混凝土（SFRAC）常溫和高溫后軸壓及斷裂性能的影響。以硅粉摻量（以質(zhì)量相等的方式取代水泥）和不同目標(biāo)溫度為變量，制備了一系列的圓柱體試件和切口小梁，分別實施了單軸壓縮試驗和三點彎曲斷裂試驗，分析不同溫度作用后SSFR

4、AC軸壓性能和斷裂性能的變化規(guī)律。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1)以硅粉摻量（0％、4%、8%和12%）為變量，制備了30組共90個尺寸為φ150mm×300mm（直徑×高度）的SSFRAC圓柱體試件，在不同目標(biāo)溫度（25℃、200℃、400℃、600℃和800℃）作用后，通過實施單軸壓縮試驗，探討了硅粉對纖維再生混凝土高溫后軸壓性能的影響。研究結(jié)果表明，硅粉與鋼纖維顯現(xiàn)優(yōu)良的耦合作用，硅粉的摻入能提高纖維再生混凝土高溫后

5、的抗壓強度。不同高溫作用后，各配合比的SSFRAC的抗壓指標(biāo)均下降，與抗壓強度相比，其抗壓剛度的降幅更為明顯。各級溫度條件作用后，SSFRAC的硅粉最優(yōu)摻量并不呈現(xiàn)單調(diào)的規(guī)律。綜合考慮SSFRAC不同目標(biāo)溫度作用后的各項抗壓性能指標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)溫度低于400℃時，8%的硅粉摻量為SSFRAC的最優(yōu)摻量；當(dāng)目標(biāo)溫度大于400℃時，4%的硅粉摻量為SSFRAC的最優(yōu)摻量；
　　2)以硅粉摻量（0%、4%、8%和12%）為變量,制備了30組

6、共90個尺寸為100mm×100mm×515mm（長×寬×高）的SSFRAC帶切口小梁，在不同目標(biāo)溫度（25℃、200℃、400℃、600℃和800℃）作用后，通過實施三點彎曲試驗，探討了硅粉對纖維再生混凝土高溫后彎曲斷裂性能的影響。研究結(jié)果表明，硅粉的摻入能提高纖維再生混凝土高溫后彎曲作用的斷裂能、起裂韌度和失穩(wěn)韌度等抗折性能指標(biāo)，但硅粉對其改善提高的效果不盡相同。隨著作用溫度的升高，SSFRAC抗折性能越來越差，與抗壓強度相比，高溫

7、對SSFRAC抗折強度的影響更大。基于對SSFRAC高溫后軸壓性能與斷裂性能的綜合考慮，4%宜作為硅粉的最優(yōu)摻量；
　　3)基于SSFRAC的軸壓與三點彎曲斷裂試驗，結(jié)合掃描電鏡（SEM）技術(shù)，探索了SSFRAC高溫損傷機理以及軸壓和斷裂的破壞模式。研究發(fā)現(xiàn)，摻入硅粉增加了軸壓破壞脆性特征。常溫下硅粉的二次水化作用生成的C-S-H凝膠能使結(jié)構(gòu)更為致密，從而提高水泥石與骨料、水泥石與鋼纖維的粘結(jié)性，某些帶缺陷的骨料會先于骨料與水泥石