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稻壳灰与混杂纤维对超高性能混凝土的影响作用研究(论文).pdf

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2021·1·Building Construction 122 稻壳灰与混杂纤维对超高性能混凝土的影响作用研究 高 义 上海建工集团股份有限公司 上海 200080 摘要: 超高性能混凝土(UHPC)具有优异的力学性能、耐久性且能减轻结构自重、降低材料使用量,具有广阔的应用 前景。但UHPC中大量采用超细硅灰与钢纤维等材料,成本较高。对此,拟采用稻壳灰取代一定量硅灰,选用聚丙烯纤 维、玄武岩纤维与钢纤维混杂,通过测试UHPC的流动度、静动态力学性能、收缩变形与氯离子扩散系数,研究稻壳灰 与混杂纤维对UHPC的影响规律。结果表明:稻壳灰用于UHPC是一种性能优良的廉价矿物掺合料,用量适当时能明显 改善UHPC流动度、力学性能与体积稳定性;混杂纤维未能使UHPC取得较理想的力学性能和耐久性,但对UHPC抗裂 性能有所改善。 关键词: 超高性能混凝土;稻壳灰;混杂纤维;钢纤维 中图分类号: T U 521 文献标志码: A 文章编号: 1 004-1 001(2 021)0 1-0 122-0 5 DOI: 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 021.0 1.0 38 Study on Effect of Rice Husk Ash and Hybrid Fiber on Ultra-high Performance Concrete GAO Yi Shanghai Construction Group Co., Ltd., Shanghai 200080, China Abstract: The ultra - high performance concrete (UHPC) has excellent mechanical properties, durability, can reduce the weight of the structure and the amount of material used and has a broad application prospect. However, the large amounts of materials, such as ultra - fine silica fume, steel fiber, etc. are used in UHPC, making its cost higher. Therefore, the rice husk ash is proposed to replace a certain amount of silica fume, the polypropylene fiber and basalt fiber are selected to mix with the steel fiber to study the influence rule of rice husk ash and hybrid fiber on UHPC by testing the fluidity, static and dynamic mechanical properties, shrinkage deformation and chloride diffusion coefficient of UHPC. The results show that the rice husk ash is a kind of cheap mineral admixture with excellent performance, and the fluidity, mechanical properties and volume stability of UHPC can be significantly improved when the dosage of rice husk ash is appropriate; the hybrid fiber cannot make UHPC obtain ideal mechanical properties and durability, but improve the crack resistance of UHPC. Keywords: ultra- high performance concrete; rice husk ash; hybrid fiber; steel fiber 超 高性能混凝土(Ultr a -h ig h P erfo rm an ce C oncre te , U HPC ) 由法国学者于20世 纪80年 代提出,因其具有超高 强 度、超高密实、高耐久、高抗裂等突出优点受到土木工 程 师的广泛关注 [1 ]。 UHPC 抗 压强度通常高于120 M Pa, 远 高 于传统混凝土材料 [2 ]。 钢纤维的大量使用赋予UHPC 优 异 的韧性和断裂能,极大地提高了混凝土结构在极限环境 下 的结构可靠性。UHPC 基 体中存在大量未完全水化的水 泥 熟料颗粒,在开裂时可以继续水化产生自修复效应 [3 ]。 U HPC 线 密度较低,能有效缩减结构尺寸,降低自重,节 省 材料使用量,具有减少能耗和降低碳排放的优点。目 作者简介:高 义 (1986— ),女,硕士,工程师。 通 信地址:上海市静安区复元坊(200070) 。 电 子邮箱:593098053@ qq.c o m 收 稿日期:2020-0 7-0 7 建筑材料 BUILDING MATERIAL 前 ,UHPC 在 混凝土结构(尤其在公路桥梁方面)加固、 构 件连接处、幕墙与装饰品以及钢桥面铺装方面有大量应 用 ,不仅产生显著的经济效益,同时符合“可持续工程” 与 “绿色工程”的发展理念 [4 -5 ] 。 组 成材料中大量采用的硅灰和钢纤维极大地增加了 U HPC 成 本 [6 ]。 对此,国内外学者通过优化材料组成设 计 方法,采用大掺量工业固废(粉煤灰、矿渣等)制备 U HPC , 在减少UHPC 成 本的同时也造成其性能出现一定程 度 的降低 [7 ]。 稻壳灰是稻壳的焚烧残余物,含有大量无定 形 SiO 2以 及微纳级孔,可作为辅助胶凝材料用于水泥基材 料 ,提高其力学性能和耐久性 [8 ]。 大量研究表明,钢纤维 仍 是UHPC 中 不可或缺的组成材料,仅采用有机纤维或多 种 纤维混杂的方式难以达到UHPC 的 性能要求。本文基于 常 规UHPC 组 成,采用稻壳灰取代部分硅灰,辅以聚丙烯 纤 维、玄武岩纤维混杂钢纤维制备UHPC , 通过测试拌和 建筑施工·第43卷·第1期 123 物流动度、抗压/抗 折强度、断裂能、电通量等评价稻壳灰 与混杂纤维对UHPC 的 影响规律,以期为降低UHPC 材 料成 本与提升性能提供新思路。 1 原材料与试验方法 1.1 原材料
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