1、混凝土是當(dāng)今土木工程中用途最廣、用量最大的建筑材料之一。近年來(lái),隨著混凝土結(jié)構(gòu)在高層、高聳、大跨、特殊使用條件和嚴(yán)酷的環(huán)境(如海上石油鉆井平臺(tái)、海底隧道、核設(shè)施及航天工程)應(yīng)用的深入,對(duì)其工作性能和力學(xué)性能等提出了新的要求。為了滿足工程實(shí)際對(duì)混凝土高性能的需求,需要改善混凝土材料性能,制備出較好工作性能和力學(xué)性能的新型混凝土材料。
　　 本文采用微細(xì)觀雙重復(fù)合化手段,將纖維和納米材料(納米CaCO3和納米SiO2)同時(shí)摻入混凝土

2、中,研究纖維納米混凝土工作性能、力學(xué)性能和變形性能,并利用微觀測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行微觀物相分析,從微觀層次上分析和討論其宏觀試驗(yàn)結(jié)果;探討纖維、納米材料對(duì)纖維納米混凝土性能的影響機(jī)理以及其工作性能和力學(xué)性能隨纖維、納米材料摻量的變化規(guī)律,并建立其理論計(jì)算模型和公式。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:
　　 (1)通過(guò)對(duì)13個(gè)不同配合比纖維納米混凝土拌合物工作性能試驗(yàn),系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對(duì)

3、纖維納米混凝土試件工作性能的影響。結(jié)果表明,隨鋼纖維摻量增加,纖維納米混凝土坍落度逐漸減小,摻量增大到1.5％時(shí),降幅達(dá)到37.5%;隨納米CaCO3摻量增加,坍落度先增加后減小,初凝時(shí)間逐漸縮短,終凝時(shí)間變化不顯著;隨納米SiO2摻量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝終凝時(shí)間縮短;隨水膠比增大,坍落度快速增大,初凝終凝時(shí)間迅速延長(zhǎng)。
　　 (2)通過(guò)117個(gè)150×150×150mm立方體試件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、117個(gè)150×15

4、0×150mm立方體試件的劈拉強(qiáng)度試驗(yàn)、39個(gè)150×150×150mm立方體試件的劈拉.變形試驗(yàn)、117個(gè)100×100×400mm小梁的抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)、39個(gè)100×100×400mm小梁的抗彎.變形試驗(yàn)及39個(gè)150×150×300mm棱柱體試件軸壓應(yīng)力.應(yīng)變關(guān)系試驗(yàn),系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量和水膠比等因素對(duì)纖維納米混凝土試件力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,隨鋼纖維摻量的增加,纖維納米混凝土各齡期強(qiáng)

5、度均呈增大趨勢(shì),早期劈拉強(qiáng)度增幅達(dá)30.6%,試件的荷載一撓度曲線愈加豐滿,呈現(xiàn)明顯的階段性,變形能力提高;納米CaCO3和納米SiO2摻量在0‰-1%范圍,隨摻量增加,纖維納米混凝土各齡期強(qiáng)度呈增大趨勢(shì),塑性變形性能提高,當(dāng)摻量達(dá)到2%時(shí),p-δ曲線下包圍的面積減小,塑性變形能力降低,但仍高于不摻納米材料對(duì)比組;隨水膠比增大,纖維納米混凝土試件各齡期承載力均明顯下降,抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度及降低、塑性變形能力有所改善,抗彎極限荷載和極限變

6、形呈減小趨勢(shì),韌性和延性降低。
　　 (3)系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、納米材料摻量、水膠比和齡期等因素對(duì)纖維納米混凝土試件強(qiáng)度發(fā)展的影響規(guī)律。結(jié)果表明,纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度與齡期的對(duì)數(shù)成正比例關(guān)系;建立了纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度與齡期、鋼纖維體積率、納米CaCO3摻量、納米SiO2摻量及水膠比的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。
　　 (4)通過(guò)對(duì)纖維納米混凝土水泥石基體的掃描電鏡微觀形貌觀測(cè),從微觀層