钢纤维地聚物海砂再生混凝土力学性能试验研究

作     者：李堂 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈宇良

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：钢纤维地聚物 再生粗骨料 海砂 力学性能 剪切性能 

摘      要：随着CO排放增多导致全球气候变暖,我国政府提出将于2030年前达到碳峰值,2060年前实现碳中和,充分体现了大国担当精神。然而,水泥作为混凝土主要的胶凝材料,每年产生的CO排放量占全球CO总排放量的7%左右。因此,寻求或研发一种兼备水泥特性且绿色节能的环保材料具有重要意义。地聚物混凝土作为一种新型绿色环保建筑材料,在生产过程中排放的CO量要远小于普通硅酸盐水泥。此外,地聚物混凝土还具有耐久性和耐酸、盐侵蚀性能以及原材料来源广泛且廉价等优点,在海洋工程中有巨大的应用潜力,但地聚物混凝土独特的空间结构使其脆性特征较为明显,限制了其大规模应用。针对此类问题,通过外掺纤维可改善地聚物混凝土的力学性能。(1)基于硅酸钠与氢氧化钠的碱激发溶液制备了钢纤维地聚物海砂再生混凝土,研究了其宏观力学性能。研究结果表明当氢氧化钠浓度为10mol、氢氧化钠溶液质量:硅酸钠质量为1:2、粉煤灰与矿渣质量比例为4:6时钢纤维地聚物混凝土试件的力学性能达到最佳。(2)对192个纤维增强地聚物混凝土试件进行了立方体抗压试验、轴压试验、静力受压弹性模量试验和劈裂抗拉试验。揭示了不同钢纤维种类、纤维掺量、矿渣取代率对地聚物海砂再生混凝土力学性能的影响。不同种类的钢纤维对地聚物海砂再生混凝土的增强效果总体表现为:铣削型纤维端勾型纤维波浪型纤维。(3)对154个钢纤维地聚物海砂再生混凝土试件进行了直剪试验、复合受剪试验。揭示了不同钢纤维种类、纤维掺量、轴压比对地聚物海砂再生混凝土剪切力学性能的影响,给出了钢纤维地聚物海砂再生混凝土基于等效剪切韧性的评价,综合对比,波浪型纤维对韧性增强的效果较好。(4)通过Origin拟合了立方体抗压强度、剪切强度、圆柱体抗压强度、劈裂抗拉强度之间的关系。基于试验结果,提出了纤维地聚物海砂再生混凝土圆柱体受压本构模型、立方体剪切损伤模型。经过对比,模型与钢纤维地聚物海砂再生混凝土应力-应变曲线结果均吻合良好。(5)通过一系列研究,得到了纤维地聚物海砂再生混凝土的物理及力学性能、各强度指标换算公式与最优掺量等,研究结果可为纤维地聚物海砂再生混凝土的力学性能的研究及工程实际应用提供参考依据。