超高強水泥基復合材料及其制品研究.pdf

1、新型超高強水泥基材料復合材料(UHSCC)，以其優(yōu)異的抗壓、抗彎、抗拉、耐磨、耐腐蝕等超強耐久性性能，是實現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵技術。針對高強及超高強水泥基材料表現(xiàn)出脆性大、收縮大，早期開裂嚴重等一系列突出問題，本文利用天然河砂，粉煤灰、礦粉、硅灰等礦物摻合料，以及不同摻量鋼纖維制備系列超高強水泥基復合材料。研究其基本物理力學性能、水化性能、干縮及早期抗裂性能?；趦?yōu)選配比制備超高強鋼纖維水泥基復合材料檢查井蓋，研究鋼纖維體積摻量、井

2、蓋厚度、配筋與否、筋材類型（鋼筋和FRP筋）等對其撓度的影響，并分析了檢查井蓋的破壞模型和經濟效益。研究結果如下：
　　1.超高強水泥基復合材料中單摻粉煤灰或礦粉時可以明顯改善其工作性，硅灰則顯著降低其工作性。隨鋼纖維摻量的增加，超高強水泥基材料的工作性逐級降低，但摻高效減水劑可改善其工作性。
　　2.超高強水泥基復合材料的抗壓及抗折強度隨養(yǎng)護齡期的增加而增加。相比標準養(yǎng)護28d，純水泥試樣蒸汽養(yǎng)護時，抗壓強度增加了3.5％

3、，熱水養(yǎng)護時降低了12.1％，蒸汽或熱水養(yǎng)護時抗折強度降低了1.4％～2.4％。單摻礦物摻和料時，超高強水泥基復合材料的抗壓和抗折強度均相應增加;蒸汽或熱水養(yǎng)護下，相比標準養(yǎng)護28d，單摻粉煤灰或礦粉時，抗壓強度降低了1％～12.1％，抗折強度降低了15％～20％;同樣單摻硅灰時，抗壓強度增加了3.3％～16.8％，而抗折強度的發(fā)展有增有減。三摻時抗壓強度則降低了14％～21％，抗折強度隨養(yǎng)護制度的不同有增有減。當鋼纖維摻量為0～1.0

4、％時，抗壓強度增幅較小甚至降低，當摻量為1.5％～2.0％時，增加值低于28.4％，抗折強度隨鋼纖維摻量的增加而增加，摻礦粉為最佳摻和料，鋼纖維最佳摻量為1.5％。
　　3.超聲波法是測試超高強水泥基材料早期水化的有效手段，對比純水泥試樣波速發(fā)展規(guī)律，摻加礦物摻和料后，早期更多表現(xiàn)出微集料效應，且摻加硅灰的試樣微集料效應表現(xiàn)更加明顯。純水泥試樣隨齡期的增加，Ca(OH)2含量逐漸增加，不同養(yǎng)護制度下水化程度排序為:蒸汽養(yǎng)護3d＞標

5、準養(yǎng)護28d＞熱水養(yǎng)護3d;隨著摻和料的不同，水化進程不同，其中標準養(yǎng)護時，單摻粉煤灰或礦粉試樣后期Ca(OH)2含量降低，則體現(xiàn)出粉煤灰或礦粉的二次水化能力大小;通過對比Ca(OH)2含量，則推測出摻加硅灰對復合材料的早期強度有較大影響;蒸汽或熱水養(yǎng)護時，各試樣中Ca(OH)2含量排序:純水泥＞粉煤灰＞三摻＞礦粉＞硅灰。
　　4.摻加礦物摻和料可以顯著降低超高強水泥基復合材料的總孔隙率，對于細化孔結構，各摻和料排序:礦粉＞粉煤灰

6、＞硅灰＞三摻，比較兩種高溫養(yǎng)護制度得出結論:蒸汽養(yǎng)護優(yōu)于熱水養(yǎng)護。
　　5.通過摻加礦物摻和料和摻加鋼纖維充分降低了超高強水泥基復合材料的干縮，其中摻加粉煤灰或礦粉時，干縮率降低最為顯著，當鋼纖維摻量增至1.5％～2.0％時，干縮率降低較少;摻加粉煤灰時，超高強水泥基復合材料早期開裂風險顯著降低，摻加鋼纖維后，抗裂等級降低，阻裂效果明顯增強，其中摻加1.5％鋼纖維時，阻裂效果最佳。
　　6.采用500t大型壓力成型機械壓制成