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高速含砂水流对水工建筑物的冲磨、空蚀破坏在国内外已屡见不鲜。随着21世纪国民经济的迅速发展,水利水电工程也在蓬勃发展,大型高水头电站也在我国不断涌现。针对这抗冲磨材料的抗裂性和抗冲磨性能提出了更高的要求,以满足当前高水头建筑物对抗冲磨材料的需求具有重大意义。
本文以复合生态纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的耐久性为主要研究对象,研究了不同掺量粉煤灰、橡胶粉对复合生态纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的基本力学性能的影响,不同掺量的复合生态纤维对复合生态纤维混凝土的力学性能影响,不同掺量的聚丙烯纤维对聚丙烯纤维混凝土的力学性能影响,不同掺量的钢纤维对钢纤维混凝土的力学性能影响,并探讨了其影响机理;通过对比试验,研究了复合生态纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝和钢纤维混凝土的抗冻性能和抗冲磨性能。
试验研究结果:
(1)通过正交试验,得到混凝土的最优配合比,复合生态纤维混凝土配合比:W/C0.32,粉煤灰20%,橡胶粉2%,复合生态纤维0.6kg/m3;聚丙烯纤维混凝土配合比:W/C0.32,粉煤灰20%,橡胶粉2%,聚丙烯纤维0.9 kg/m3,钢纤维混凝土配合比:W/C0.32,粉煤灰20%,橡胶粉2%,钢纤维70 kg/m3。
(2)采用快冻法对混凝土进行冻融试验,掺入粉煤灰和橡胶粉的混凝土的抗冻性与基准混凝土相比,经150次冻融循环,混凝土的相对动弹性模量比基准混凝土的提高了8.63%。
(3)与基准混凝土相比,复合生态纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的相对动弹性模量分别提高22.47%、16.48%、17.92%。结果显示,复合生态纤维混凝土的抗冻性能最好。
(4)采用水下钢球法对混凝土进行抗冲磨试验,掺入粉煤灰和橡胶粉混凝土的抗冲磨强度是基准混凝土的1.2倍。
(5)复合生态纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的抗冲磨强度分别是基准混凝土的1.6倍、1.5倍和1.3倍。结果显示,复合生态纤维混凝土的抗冲磨强度最高。
(6)结合抗冻性和抗冲磨性能的试验结果,选出耐久性最好的纤维混凝土为复合生态纤维混凝土,配合比为W/C0.32,粉煤灰20%,橡胶粉2%,复合生态纤维0.6 kg/m3。