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钢纤维聚合物改性水泥混凝土特殊铺装材料性能研究
| 论文题名： | 钢纤维聚合物改性水泥混凝土特殊铺装材料性能研究 |
| 关键词： | 聚合物;钢纤维;水泥混凝土;力学性能;耐久性 |
| 摘要： | 在特殊铺装工程中由于使用环境及受力特点的特殊性，对铺装材料的力学性能及耐久性能提出了更加严格的要求，本文运用复合材料设计思想，将聚合物改性混凝土与钢纤维混凝土复合化，把聚合物改性混凝土良好的变形能力、抗渗性、耐磨抗滑性、低收缩性与钢纤维混凝土优异的抗弯拉、抗冲击、抗疲劳性集于一体，形成钢纤维聚合物改性混凝土，以满足特殊铺装对材料性能的要求。 在理论上从裂尖闭合力模型与基于理论推导的能量平衡两个方面解释钢纤维所起到的减小裂纹扩展力或提高材料断裂韧性的作用，并通过建立具有中心穿透裂纹的平面应力有限元模型，运用裂尖应力和裂尖沿裂纹线方向的应力强度因子说明了钢纤维的增强作用;同时通过细观观察发现聚合物能提高混凝土的致密性，同时在钢纤维、集料表面形成薄膜并起到“桥”的作用，从而增强界面过渡区属性，并且聚合物乳液在混凝土中既能充当养护剂又能起到减水作用。 通过试验研究了钢纤维聚合物改性混凝土在不同钢纤维类型及钢纤维掺量下多个方面的性能，并设置素混凝土、钢纤维混凝土、聚合物改性混凝土作为对照。这些性能包括:工作性、收缩性和抗压、抗折、断裂韧性与断裂能、抗冲击等基本力学性能以及抗高温、抗高温+水、抗硫酸盐、抗冻等耐久性能。 在抗压性能方面，聚合物导致混凝土的抗压强度小幅降低，因此钢纤维聚合物改性水泥混凝土的抗压强度没有明显的增强规律，但其7d的抗压强度能达到28d的80％左右加速了混凝土抗压强度的发展;在抗弯拉性能方面，聚合物与合理的钢纤维掺量都能显著地增强混凝土的抗弯拉强度，提高幅度在30％以上，且极大地提高极限弯拉应变，提高幅度为84.87％～144.08％;在抗冲击性能方面，在聚合物与钢纤维的双重作用下混凝土的抗冲击初裂与抗冲击破坏两方面都大幅提高;在断裂力学性能方面，聚合物和钢纤维都能起到明显的阻裂作用，其中断裂韧性提高幅度为13.31％～67.93％，断裂能提高幅度为15.84％～228.78％。 由于聚合物与钢纤维起到了双重作用，材料在每个龄期下的干缩率比素混凝土减少30％～40％;在不同环境条件下，钢纤维聚合物改性水泥混凝土各龄期的抗折强度具有60℃养护＞常规养护＞60℃+水养护的规律，说明材料的耐高温性能良好，但高温+水环境不利于材料的强度发展;经过冻融循及硫酸盐腐蚀后普通钢纤维混凝土的抗折强度或质量损失率是钢纤维聚合物混凝土的2～3倍，证明钢纤维聚合物混凝土拥有优良的抗冻及抗硫酸盐腐蚀性能。 |
| 作者： | 王祉翔 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 易志坚;赵朝华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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