【摘 要】
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再生混凝土(recycle aggregates concrete,RAC)的应用为循环利用废弃资源、减弱环境污染提供了新的途径,有着显著的经济和社会效益。但由于再生骨料相对天然骨料具有孔隙率大、吸水率高、压碎性指标高等特点,使得RAC各方面性能与普通混凝土相比具有一定的差异,在低温环境下这些差异更加明显。现有研究表明,将一定掺量的纤维和纳米材料掺入RAC,可以有效抑制裂缝发展,提升RAC的密实度
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再生混凝土(recycle aggregates concrete,RAC)的应用为循环利用废弃资源、减弱环境污染提供了新的途径,有着显著的经济和社会效益。但由于再生骨料相对天然骨料具有孔隙率大、吸水率高、压碎性指标高等特点,使得RAC各方面性能与普通混凝土相比具有一定的差异,在低温环境下这些差异更加明显。现有研究表明,将一定掺量的纤维和纳米材料掺入RAC,可以有效抑制裂缝发展,提升RAC的密实度,从而改善RAC力学性能。另外,混凝土结构在服役期间会不可避免的遭受冲击荷载,这对其强度和稳定性提出了更高的要求。目前关于纳米材料与纤维增强RAC的研究主要集中在单掺纤维及常温静力荷载作用下的性能,对其冻融后力学性能的研究相对较少。对此,本文选取高弹高强的聚乙烯醇纤维(PVA)和纳米SiO2(NS)掺入RAC中,对NS-PVA纤维增强RAC试件开展冻融循环后力学性能及抗冲击性能试验,探讨不同掺入方式(单掺、混掺)、不同掺量及不同冻融循环次数等因素对冻融后RAC的抗压、劈裂抗拉、抗折强度等力学性能、抗冲击性能及抗冻耐久性的影响,以期为复合材料增强RAC冻融后性能的研究及其在实际工程中的推广与应用提供参考依据和理论基础。具体研究内容如下:(1)通过对NS-PVA纤维增强RAC试件开展冻融循环后力学性能试验,研究了不同NS及PVA纤维掺量和不同冻融循环次数对冻融后RAC试件的抗压、劈裂抗拉、抗折强度的影响规律。试验结果表明:随着PVA纤维及NS掺量的增加,NS-PVA纤维增强RAC的抗压、劈裂抗拉、抗折强度呈现先增大后减小的趋势,但均高于未掺入PVA纤维及NS的试件;随冻融循环次数的增加,NS-PVA纤维增强RAC的抗压、劈裂抗拉、抗折强度逐渐下降;对比各组试件发现NS与PVA纤维复掺对再生混凝土试件冻融后性能改善最为明显。(2)依据美国混凝土协会ACI544建议的混凝土落锤冲击试验方法(Drop-weight impact resistance method),采用自行设计的落锤冲击试验装置,对NS-PVA纤维增强RAC开展了落锤冲击试验,探讨了不同PVA纤维及NS掺量及不同冻融循环次数对RAC抗冲击性能的影响规律。试验结果表明:RAC的抗冲击性能随冻融循环次数的增加而逐渐降低;PVA纤维及NS的掺入显著提高了RAC的抗冲击能力;相比于单独掺入PVA纤维,复合掺入PVA纤维与NS对试件的抗冲击性能提升更为明显,当PVA掺量为0.075%、NS掺量为1%时,试件抗冲击性能提升最为显著。(3)通过分析RAC的质量损失率与抗压强度损失率,研究经历不同冻融循环次数后,PVA纤维和NS掺量对RAC抗冻耐久性的影响,分析RAC的冻融破坏机理,并基于威布尔分布函数建立了冻融损伤演化模型,验证了NS-PVA纤维增强RAC的冻融损伤演化规律。
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