【摘 要】
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我国北方属于季冻区,冻融效应显著、为了保证道路交通的顺畅,通常撒下除冰盐来融化路面冰雪,在这种长期氯盐侵蚀和冻融循环的作用下,混凝土结构会出现腐蚀开裂、承载力下降等问题,严重缩短了混凝土结构的使用周期。活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)作为一种超高强度和高耐久性的新型水泥基复合材料,尤其适用于复杂自然环境下的道路桥梁结构设计与防护。活性粉末混凝土中通常掺入钢
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我国北方属于季冻区,冻融效应显著、为了保证道路交通的顺畅,通常撒下除冰盐来融化路面冰雪,在这种长期氯盐侵蚀和冻融循环的作用下,混凝土结构会出现腐蚀开裂、承载力下降等问题,严重缩短了混凝土结构的使用周期。活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)作为一种超高强度和高耐久性的新型水泥基复合材料,尤其适用于复杂自然环境下的道路桥梁结构设计与防护。活性粉末混凝土中通常掺入钢纤维来增强其抗拉、抗弯以及抗剪的能力,钢纤维作为一种金属纤维,在酸碱溶液甚至空气中都非常容易被腐蚀,更加无法面对复杂的自然环境。玄武岩纤维作为一种典型的硅酸盐纤维,具有超高力学性能、耐腐蚀性、环保性等优良性能。因此,研究玄武岩纤维增强活性粉末混凝土的抗冻性能具有十分重要的实际意义。本文依托吉林省发展改革委项目“寒冷地区玄武岩纤维-活性粉末超高性能混凝土制备及应用技术”,结合季冻区环境特点,通过声发射技术,对其抗冻性损伤指标和裂缝产生情况进行研究。阐明纤维种类、掺量及冻融介质对活性粉末混凝土抗冻性能的影响和破坏机理,为其在季冻区和极恶劣环境下的工程应用提供参考数据。本文开展了以下研究内容:(1)对素活性粉末混凝土、玄武岩纤维活性粉末混凝土和钢纤维活性粉末混凝土的初始抗压、抗折强度进行测试,探讨了玄武岩纤维掺量及纤维种类对活性粉末混凝土力学性能的增强效果。(2)以纤维种类(玄武岩纤维、钢纤维)和冻融介质为主要变化参数,进行了活性粉末混凝土的室内实验室快速冻融试验,分析了不同纤维在单一冻融循环和氯盐-冻融循环耦合作用下,其质量损失率、相对动弹性模量的变化规律。(3)考虑在氯盐侵蚀、冻融因素共同作用下材料的抗冻性能,选取玄武岩纤维掺量为变量,进行氯盐-冻融循环耦合试验,探究得到双因素耦合作用下玄武岩纤维-活性粉末改性混凝土的耐久性指标(质量损失率、相对动弹性模量等),对试件抗冻性能进行评价及其抗冻性改善机理分析。(4)对活性粉末混凝土冻融前后进行抗折试验,试验过程记录力学指标并用声发射采集仪收集混凝土内部声发射信号,明确玄武岩纤维活性粉末混凝土和钢纤维活性粉末混凝土在抗折断裂过程中裂缝产生情况。与素活性粉末混凝土对比分析增强效应,并进行玄武岩纤维掺量评价。
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