您好,欢迎来到易妖游戏网。
搜索
您的当前位置:首页植物纤维对轻集料混凝土性能的影响

植物纤维对轻集料混凝土性能的影响

来源:易妖游戏网
第27卷第5期 吉林建筑 工程学 院学报 V0】.27 No.5 0et.2010 2010年1O月 Journal of Jilin Institute of Architecture&Civil Engineering 植物纤维对轻集料混凝土性能的影响宰 肖力光 荣 华 伊晋宏 (吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,长春130118) 摘要:针对轻集料混凝土易开裂、脆性较大等问题,提出了在轻集料混凝土中掺加植物纤维增强的技术措施来改善其 韧性,并抑制轻集料混凝土开裂问题。研究了植物纤维对轻集料混凝土各种性能的影响及规律. 关键词:轻集料混凝土;纤维增强混凝土;植物纤维;力学性能;韧性 中国分类号:U 416.2 文献标志码:A 文章编号:1009--0185(2010)05-0020-04 hLfluence of Network Fiber on Cement Basied Materials XIAO Li-guang,RONG Hua,YI Jing-hong (SchoolofMaterialScience andEnineering,JilinArchitectural andCivilEngineeringInstitute,Changchun,China 130118) Abstract:To light aggregate concrete being apt to faracture and the fragility beingrelatively great,this paper has proposed the technological measure that is adding plant fibers as reinforcement for the light aggregate concrete,and studies hatt plant fibers have influence and regulations to the properties of the light aggregate concrete. Keywords:light aggregate concrete;fiber reifornced concrete;plant ifber;mechanic properties;tougness 轻集料混凝土具有轻质、高强、保温、隔热、耐火、抗冻、抗震、耐化学腐蚀等诸多优良性能,是高层建筑、 框架结构、大跨、软土地基及高耐久性的土木工程最理想的混凝土材料.用量仅次于普通混凝土,是一种很有 发展前途的新型建筑材料.国内外学者对高性能轻集料混凝土的性能【 、钢纤维增强轻集料混凝土【1 4】,进行 了大量研究,在开发和利用方面也取得了可喜成绩.高强轻集料具有较高的抗压强度,但仍存在一个突出的 缺陷,即材料的脆性,也就是其抗拉、抗弯、抗冲击及韧性等性能较差,因此,如何增强轻集料混凝土韧性,是 发展高性能轻集料混凝土的技术关键.本文系统地研究了植物纤维对轻集料混凝土性能的影响. 1 实验部分 1.1原材料及性能要求 ①水泥:采用唐山北极熊特种水泥有限责任公司生产的42.5级快硬硫铝酸盐水泥;②粉煤灰:长春一汽 热电公司的粉煤灰,烘干磨细后使用;③植物秸秆:采用经切断破碎形成窄而薄的纤维碎料状态的玉米秸秆, 其宽度在O.5 mm~2 mm,长度在1 mm~15 mln,将其表面处理后使用;④陶粒:页岩经破碎,在回转窑中1 200℃左右的温度下快速焙烧,膨胀而成.焙烧膨胀后的页岩陶砂具有釉质表层,内部则含有较多的封闭且 互不连通的气孔.密度较小,强度较高,导热系数较小,采用吉林省飞达陶粒公司生产的陶粒,其主要性质见 表1,经筛分实验级配合格;⑤砂:粒径<2.36 mm的标准砂;⑥减水剂:FDN高效减水剂;⑦引气剂:松香型 液体引气剂. 收稿/3期:201o’o4一l6. 作者简介:肖力光(1962-),男,吉林春市人,教授,博士. 基金项目:国家“十一五”科技支撑计划重大项(2006BAJ04A16) 第5期 肖力光。荣华,伊晋宏:植物纤维对轻集料混凝土性能的影响 2l 1.2试件制备与测试 轻集料混凝土抗压强度采用100mmX 100mmX 100mln的试模,抗折强度采用40mm×40mm×160 Inln的试模,在标准条件下养护3d,再在自然条件下养护4d.抗折应力一应变实验采用100 arin x 100 mm X 400 mm试模,抗冻性实验采用100 arin x 100 mm X 100 mm试模.抗渗性实验用石蜡密封试件侧面并装入 HS---40型混凝土渗透仪中进行透水实验.干缩实验的试件尺寸为150 mm×150 mm X 550 mm,试件成型后在 温度为20 ̄2 ̄C,相对湿度为(604-5)%的干缩室中养护,用精度为O.01 mm干缩测定仪测定试件长度的变化 值,以上实验均按照GB/T50081—2002进行.扫描电子显微镜采用JEOL日本电子株式会社生产的JSM一5600 Lv扫描电子显微镜. 2结果与讨论 2.1 秸秆纤维对轻集料混凝土强度的影响 秸秆纤维对轻集料混凝土强度影响的试验结果见图1~图3. 5 4 蚕, 罂2 端l 0 秸秆纤维掺量(占水泥重jog,) 秸秆纤维掺量(占水泥重量%) 秸秆纤维掺量(占水匏重量%) 图l秸秆纤维对轻集料混凝土 图2秸秆纤维对轻集料混凝土 图3秸秆纤维对轻集料混凝土 抗折强度的影响 抗压强度的影响 韧性的影响 当秸秆纤维掺量为1%时。对轻集料混凝土的抗压强度的影响不 显著,抗折强度有所增加.在2 9吹 抗折强度出现一个最佳纤维含量,或 称临界纤维含量现象.纤维含量VF是影响复合材料性能的重要因素. 利用不同的纤维增强不同基体所形成的复合材料,由于组分性质不同, 有不同的最佳纤维含量。或称临界纤维含量(VFC).在临界纤维含量 VFc之前。即VF<VFC时。复合材料的力学性能随纤维的含量增加而 增强.超过此临界值,即VF>VFC时。复合材料的力学性能不随VF的增 大而增强。甚至减弱.当秸秆纤维掺量为1 2%时,抗折和抗压强度都 图4表面经过改性的植物纤维显微结构 达到最大,原因是秸秆阻碍轻集料上浮,提高了混凝土的均质性和和易 性.过了此掺量点.抗折和抗压强度又减弱.之所以出现这样的情况,是 由于韧性纤维增强脆性基体复合材料。由于泊松效应和二者的热膨胀 系数不一致,固化中有残余应力,出现纤维和基体界面脱粘的现象.当 纤维含量VF<VFC时。纤维增强的正效应大于纤维界面脱粘的负效 应,力学性能随VF的增加而增强;在VF>VFC时,纤维界面脱粘的负 效应大于纤维增强的正效应,力学性能随VF的增加而下降.另外,加人 秸秆纤维,大大提高了轻集料混凝土的折压比,脆性减小,改善了轻集 料混凝土的韧性,抗变形能力和容许应力提高.经过表面处理的秸秆显 微结构见图4,秸秆纤维改性轻集料混凝土的微观结构见图5. 图5秸秆纤维改性轻集料 混凝土的微观结构 吉林建筑工程学 院学报 第27卷 2.2秸秆纤维轻集料混凝土抗弯应力一应变曲线 2O l8 16 l4 Z 12 将100 mm X 100 mm X 400 mm的轻集料混 凝土试件养护到一定龄期后,测定其抗折应力一应 变曲线.实验结果见图6.由图6可见,相对于普通 轻集料混凝土,秸秆纤维改性的轻集料混凝土的 逛豢to 8 6 4 2 抗折应力一应变曲线的直线范围较大,而直线斜率 较小.这说明改性材料弹性范围和应变变化范围 增大.在较大应力范围内,普通轻集料混凝土的抗 0 0 50 100 150 200 25O 300 350 4OO 450 500 550 60O 650 700 750 折应力一应变曲线上凸部分较短,而秸秆纤维改性 的轻集料混凝土的抗折应力一应变 线上凸部分 应变 图6秸秆纤维改性轻集料混凝土的抗折应力一应变曲线 较长.表明普通轻集料混凝土的抗折破坏呈脆性 破坏,而秸秆纤维改性的轻集料混凝土的抗折破坏,随着秸秆纤维掺量的增加呈塑性破坏,特别是秸秆纤维 掺量为2O%时,更为明显.抗折应力一应变曲线下的面积积分可求得抗折破裂能,面积越大抗折破裂能也越 大,其产生弯曲破裂所需要的功越多,也即其抗变形能力增大,承载能力增强. 2.3秸秆纤维轻集料混凝土的抗渗性 植物秸秆纤维改性轻集料混凝土的抗渗性实验结果见表2. 轻集料混凝土抗渗性好的主要原因是轻集料 表2改性轻集料混凝土的抗渗性 陶粒被水泥砂浆包裹,水胶比较低,水泥砂浆强度 较高,陶粒又具有吸水和供水“微泵”的作用,密实 度提高,使轻集料与水泥石界面粘结牢固,另外, 加入的少量泡沫剂形成了很多封闭的空隙,因而, 轻集料混凝土的抗渗性较好. 从抗渗性实验结果得知。经聚合物和纤维改 性后的轻集料混凝土的吸水率降低。抗渗性得到 表3改性轻集料混凝土的抗冻性 了很大的提高,抗渗等级均达到了P18. 2.4秸秆纤维轻集料混凝土的抗冻性 植物秸秆纤维改性轻集料混凝土的抗冻性实 验结果见表3. 由于轻集料混凝土中加入了磨细粉煤灰、引气剂、高效减水剂,对 提高其抗冻性是有利的。陶粒的多孔结构对混凝土的结构有很大影响 [121。其显微结构见图7.陶粒的“微泵”作用对抗冻性的提高更加有利,此 时冻融循环达到150次.加入纤维后,除了上述作用外。众多乱向分布 的纤维,在轻集料混凝土中形成三维支撑体系,阻止轻骨料的下沉,提 高了轻集料混凝土的均质性等内在品质,减少水分散失,防止早期塑性 开裂.纤维的加入。在不同结构层次上抑制了裂缝的引发与扩展,减少 与缩小了裂缝的尺寸与数量,使轻集料混凝土的抗冻性大大提高,此时 冻融循环达到30o次.陶粒的多孔性,决定了其在水泥浆体中具有明显 的吸水性和返水性.在水泥水化初期,陶粒从水泥浆中吸水,使其界面 过度区水泥石结构较水泥浆基体密实.随着时间的延长,水泥水化不断 消耗水泥浆中水分,水泥浆中的相对湿度逐渐降低,早期时相对湿度变 化较快.后期湿度变化较慢.当水泥浆中的相对湿度小于陶粒中相对湿 度时,陶粒中的水就会逐渐释放出来,起到混凝土内部“自养护”作用, 使陶粒界面处水泥水化更充分。水泥石结构更加致密.陶粒混凝土界面 过渡区水泥石结构微观结构见图8. 图7内粒的孔结构 图8轻集料混凝土界面过渡区水泥石结构 第5期 肖力光。荣华。伊晋宏:植物纤维对轻集料混凝土性能的影响 3结论 (1)在轻集料混凝土中掺植物秸秆纤维,大大提高了轻集料混凝土的折压比,脆性减小,改善了轻集料 混凝土的韧性,抗变形能力和容许应力提高; ’ (2)掺植物秸秆纤维轻集料混凝土的抗折破坏呈塑性破坏.抗折应力一应变曲线下的面积积分可求得抗 折破裂能,抗变形能力增大,承载能力增强; (3)掺植物秸秆纤维和聚合物轻集料混凝土的抗渗性、抗冻性大大提高,抗渗等级达到PI8,冻融循环达 到300次以上. 参考文献 【II】 Minhong,Cjor ̄O E.Micrestructure ofthe intedacial gone between LWA and cement paste【J1.Cement and Concrete Research,1990,20(4): 613—6l4. 【2】Zhang Minhong,Gjo 0 E.Penetration ofcement paste into ligIltweihgt曩g嘲alefJl Cement and Concrete Research,1992,22(1):47-55. 【3】3 Sarl D.,PasamehmetoghA.G.The effcets ofgradation and admixture onthe pumicelightweight aggregate concrete【J】.Cementand Concrete 【4】Ijjiu Wang,Shuzhong ZhaIIg,Cuofna Zhao.Investigation of hte mix ratio design of lightweight aggregate concrete【J】.Cement and Concrete Research,2005,35(5):931-935 【5 Kay5】Mi O.,Hggue M..N So..,me characteristics ofhihg strength ifber erinfo ̄ed ligIItweigIIt aggregate ocncrete【J】.Cement nad Concrete Compositse, 2003,25(2)'.207-213. 【6】Chia KOK z}l8|lg Minbo略Water permeabiilty and chloride penetrability ofhigh stren ̄h lig}ltweihgt aggregate concerte Cement nad Concrete Research,2002,32(4):639--645. 【7】Roesignolo Joan A.,Agneslni Ma舢V.C.Mechanical properties of polymer-modiifed lightweight aggregate concrete【J】.Cement and Concrete Research,2002,32(3):329-334. 【8】Bentur A.。Igarashi S.I.,Kovler K..Prevention of autogenous shrinkage in high strength concrete by intermal curing using wet lightweight assregate ̄J1.Cement and Concrete Research,2001,31(1 I):1587-1591. 【9】Kaylai0.'HagueM…N ZhuB.Drying shrinkage offibre—rei ̄oeredlihgtweihgt aggregate concrete containingfly ash【J】.Cementand Concrete 【10]B{llagll Foden A.nDp offiberreidoered structurallihgtweihgteonereteL ̄.ACIStructuralJom ̄l,1996,93(1):62-77. 【11】Campiom G, IlagliaN,PapiaM.Mechanical propertiesof steelfiberreinforcedlightweihgt concretewith pumice stone or expanded clay 碧唰eU】.Materials and Structures,2001,34(238):201-210. 【12]G.Campione,C.Cuechiam,LLa Mendola,M.Papia.Steel-concrete bond in ilghtweihgt ifber erifnorced concerte under monotonic nad cycilc cetions[J].Engineerign Structures,2005,27:881-890. 【13】Oqu ̄,AkiII’Duzqun.Effcetofstedfhteronthemechanicalpropertiesofnaturallihgtweihgt aggregate concre|e叨.MaterialsLetters,2005,59: 3357—3363. . 【141R.Sahin,&Demirbog习LThe effectsofdiferent cement dosages, ̄umpsandpumiceaggregatemtlseonthecompressive strength and densiitse of c0nc∞teL玎.Cement and Concrete Research,2O03.33:1245—1249. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- vipyiyao.com 版权所有 湘ICP备2023022495号-8

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务