文摘

要求高强度混凝土(HSC)迅速增加在建筑业由于薄的要求和耐用的结构元素。HSC非常脆弱。因此,要增强其延性行为,使用昂贵的纤维。这些消极的HSC的缺点可以通过将废料纳入其控制代替传统的制造业。因此,本研究评估HSC的性能产生不同数量的废轮胎钢纤维(WSF)和粉煤灰(FA)。WSF是用于两剂,即0.5%和1%,在HSC体积,低到中等数量的FA, 10% - -35%。研究耐久性参数包括快速氯离子渗透(RCP)和氯离子渗透深度(CPD)液浸法(28天和120天)和酸攻击阻力(AAR)(28天和120天)。各种HSC也分析的基本力学性能,如抗压强度(f_厘米)、弹性模量(E_厘米)、张裂拉力强度(f_中医),断裂模量(f_CRM)。WSF的结果显示,破坏性效应HSC的RCP阻力可能是由于钢纤维的高导电性。然而,测试的结果CPD表明,氯离子渗透性HSC WSF产生微不足道的变化。此外,当用FA WSF-reinforced HSC产生氯离子渗透性很低。WSF和FA的改善AARHSC。WSF非常有用的拉伸性能,同时它显示轻微影响压缩属性(f_厘米和E_厘米)。可以实现最佳韧性和耐久性与HSC将-15% FA WSF 1%和10%。

1。介绍

水泥混凝土生产的影响和它的使用非常复杂的理解。一些影响是积极的,而另一些是消极的,根据不同的情况。波特兰水泥是混凝土的重要成分,不同的环境、经济和社会影响。水泥的影响也是造成的混凝土。水泥行业单独发布约7%的世界各地产生的总温室气体排放(1]。城市人口的迅速增长和现代基础设施的需求已经增加了对水泥的需求,因此反映了严重的环境和社会生活的质量。约0.7 - 1公斤全球变暖气体的产生是由于1 kg硅酸盐水泥的生产,根据类型的能源和技术用来生产水泥2]。而混凝土的其他成分,如沙子和砾石会有一个小公司₂足迹,他们的成本和有限公司₂占用很大程度上取决于他们的运输距离之间的采石场和混凝土搅拌站。因此,大约85%的排放的水泥混凝土依赖于混凝土的粘结剂成分(3,4]。最有效的方法控制混凝土的环境影响最小化其水泥消费。这可以通过利用工业废料粉末具有pozzolanicity和水硬性。中小容量的替换与这些废物粉末可以大大降低水泥有限公司₂混凝土的足迹。然而,潜在的功效水泥替代材料应正确评估对耐用性和力学性能的贡献。成本优势(5,6]或有限公司₂足迹强度比率分析(7)应该被执行法官胶结材料的技术性能。

粉煤灰(FA)是一种常见的浪费矿物粉、粉煤灰产品的燃烧发电。FA并入水泥混凝土不能仅仅减少有限公司₂混凝土的足迹,但它也可以解决垃圾处理问题与大量的煤灰烬。足总可以帮助获得了循环经济在现代混凝土制造。巴基斯坦严重依赖不可再生能源的供给问题,如coal-fed发电厂。因此,在这个国家丰富的FA可供应。FA富含铝硅,少量的钙和铁氧化物。它限定的是其有可能替代水泥材料(8]。FA的影响混凝土的性质研究了正常。它有助于减缓消费的剩余氢氧钙石Ca(哦)₂和积极影响混凝土的耐水吸收,氯攻击,和干燥收缩9- - - - - -11]。低水平的足总能引起轻微的改善混凝土的力学性能12),但其高水平大大降低机械强度(7,13]。FA的有效性的程度取决于它的细度,化学成分,和未燃尽的碳含量14- - - - - -17]。一般来说,FA高细度和低碳含量被认为是适用于具体的应用程序。

由于增加信息获得相关材料可用性,设计和施工技术,高强度混凝土(HSC)应用程序的实际范围急剧扩大。上升倾向轻量级元素,大跨度建筑和桥梁已经增加了对HSC需求。然而,有一个派系之间的设计师不愿意使用HSC由于它的一些缺点比传统普通强度混凝土(NSC) [18]。首先,HSC低f_中医相比,其f_厘米。混凝土强度的增加类减少了比率f_中医和f_厘米(19]。这意味着获得f_中医实现由于低水灰比并不成比例增加f_厘米。由于低延性,HSC极其脆弱的火焰温度。由于密集的微观结构,耐火性的HSC是非常低于国家安全委员会(20.]。

HSC的脆性问题可以通过使用纤维。各种选项为增强纤维,如钢,碳,聚丙烯,聚乙烯,玻璃纤维(21- - - - - -23]。纤维的使用大大提高了HSC的强度和断裂韧性。不同纤维类型的选择取决于HSC的应用。在增强纤维除了是非常有用的f_中医和弯曲强度f_CRMHSC (22]。简而言之,纤维可以克服固有的脆性问题与普通HSC和国家安全委员会。研究表明纤维除了对经济的负面影响和混凝土对环境的影响24]。高运输距离大幅增加成本和有限公司₂纤维的足迹24]。他们的小剂量能明显增加成本和有限公司₂混凝土的足迹。纤维之外还需要技术监督;它创造了在HSC和易性问题。因此,使用额外的措施控制混凝土的质量和材料可以提高最终的成本。因此,纤维类型的选择应基于综合成本效益比分析。

韧性的发展、廉价、环保HSC是不可能不考虑耗能更低的纤维相比,工业生产的纤维可以在遥远的地方。目前,研究人员正在调查潜在的废轮胎钢纤维(WSF)纤维增强水泥混凝土。自从WSF由于钢丝,设计良好的抗疲劳强度,它可以成为一个潜在的纤维增强材料。WSF的行为类似于原始钢纤维在很大程度上,考虑超高性能混凝土的性质(25]。考虑更广泛的可用性的老废轮胎、WSF可以成为当地一个纤维增强材料在世界所有地区,所以高运输成本可以避免采用WSF代替工业纤维。

新纤维和WSF类似纤维钢筋由于相同的材料。WSF的小剂量可能是有用的f_厘米WSF的混凝土,而使用大剂量可以减少f_厘米混凝土(26]。WSF的高剂量增加混凝土的孔隙率,由于可加工性问题反映混凝土的压缩刚度严重[26]。WSF压缩下可以推迟混凝土的崩溃;它可以保证延性和缓慢开裂的重要警告之前崩溃(27]。WSF混凝土性能的显著的影响取决于长度,形状,质地,和残余橡胶纤维含量(28]。WSF的掺入0.46%的体积形状不规则的混凝土提高了f_厘米25% (29日]。同样体积的0.75% WSF和新的钢纤维,f_中医混凝土分别增长了28%和26%,而通过使用WSF的混合纤维的长度,f_中医普通混凝土是增长了约50%30.,31日]。类似于压缩行为,postpeak混凝土挠曲响应取决于类型、剂量、细丝单位体积的数量。f_CRM混凝土与WSF用量的增加显著增加32,33]。WSF提供crack-arresting机制,有助于延缓混凝土破裂的发生故障(31日,34- - - - - -37]。

FA的整合和WSF HSC可以集成延性的好处,耐久性,ecofriendliness。浪费的同时使用矿物掺合料和纤维证明有益在三种不同的方式:(1)微粒矿物掺合料可以改善纤维的分布在整个矩阵的混凝土(38]、[39];(2)矿物掺合料和纤维之间的界面粘结剂增加矩阵,改善纤维的债券表现(40,41];矿物掺合料,(3)降低混凝土的水需求由于水合作用和充填行动缓慢,因此减少减代理的要求保持纤维增强混凝土的和易性42- - - - - -45]。由于这些好处,纤维和矿物掺合料添加显示一些协同的结果对混凝土的性能(9]。很少有研究调查FA和WSF的联合行为。然而,许多研究与工业的结合行为可用纤维和矿物掺合料(即浪费。、FA、硅灰、矿渣等。)46- - - - - -48]。WSF的合并后的行为和矿物掺合料研究Mastali和Dalvand27]。他们发现,联合添加硅灰和WSF提高混凝土的韧性和强度。

很少的信息可以在HSC的耐用性行为由WSF的合并后的整合和足总。此外,信息力学行为也不足。由于已经解释了环境、经济和延性的好处,WSF的综合效应和足总应该妥善调查在HSC的属性。因此,本研究旨在评估的影响的不同组合FA(0、10、15、25和35%)和WSF(0, 0.5, 1%)在HSC的属性。检查耐久性参数包括RCP和CPD液浸法(28天和120天)和AAR(28天和120天)。各种HSC也研究了实验的基本力学性能,如f_厘米,f_中医,f_CRM,E_厘米。这项研究的发现填补一个重要的研究空白有关废轮胎钢纤维增强混凝土的耐久性。此外,FA的综合效应和WSF HSC的耐用性和机械性能以前从未被研究过。

2。材料和方法

2.1。组成材料

2.1.1。绑定材料

HSC准备与53-grade水泥,作为主要的粘结剂。这是“i型水泥/ ASTM C150[资格49]。足总包含一个低比例的石灰从当地收购煤炭发电厂。这是烟煤的副产品。代FA估计是巴基斯坦水泥年产量的10%。F FA的成分是类类型,以pozzolanicity潜力,但低水硬性。FA和53-grade水泥的重要属性表1。

2.1.2。聚合

采石场的沙“Lawrencepur”作为细骨料生产HSC。这个沙推荐高质量的混凝土生产在旁遮普,巴基斯坦。这个粗粒度砂具有良好的分布的粒子大小和2.92的“细度模”。碎白云石砂岩作为粗骨料。这种聚合来自萨戈达山拉,旁遮普,巴基斯坦。工程细和粗骨料的属性表2中,这是重要的输入HSC的混合料配合比设计过程。粒子大小的多样性“采石场砂”和“碎粗骨料”如图1。最大总大小为“很好”和“粗”总量是4.75和12.5毫米,分别。

2.1.3。WSF

WSF研究中使用来自旧垃圾卡车汽车的轮胎。tire-bead电线,从废轮胎,含有残余橡胶。因此,热处理是应用于去除钢丝橡胶粒子。去除橡胶粒子之间是必要的,以确保良好的债券纤维和混凝土的矩阵。此外,橡胶减少f_厘米混凝土由于其低密度(28]。最后,清洁钢丝被约30毫米的长度。WSF包括纺纤维可以注意到在图2。每个纤维的直径约为1.2毫米。WSF还包含microsteel电线缠绕在主要的灯丝的轮胎珠。这些小的电线可以提供混合动力(mixed-length和mixed-diameter效果)的纤维在HSC的属性。

2.1.4。减剂和水

所需的可加工性的HSC混合物是通过使用一个商业实现第三代减ViscoCrete 3110年代理”。“这也有助于控制和易性的下降由于WSF的。自来水的准备和养护的混凝土实验室使用HSC混合。它的pH值7.9和总溶解固体物含量为170 mg / L。

2.2。设计HSC混凝土混合WSF的不同组合和足总

在这个研究控制或引用,HSC设计体积f_厘米70 MPa。这力量类是通过使用水胶比为0.30。为了实现良好的可加工性(价值暴跌190 - 210毫米),使用“ViscoCrete 3110”减代理在参考HSC 0.75%重量的粘合剂。细节的构成组合给出了表的引用3。在HSC, FA是在五个不同的使用水平,0%,10%,15%,25%,和35%,体积替代水泥。FA比水泥轻以来,水泥的替代与足总应该做。然后,每个公司的FA水平,三个不同剂量WSF的,0%,0.5%,和1%,混凝土的体积分数。因此,实验研究活动共有15个混凝土混合物。所有15给出混合表的详细信息3。这里值得一提的是,纯HSC混合物包含FA实现所需范围的和易性剂减剂0.75%,尽管所有纤维增强HSC混合所需剂量的1%减剂来达到理想的可加工性。WSF的和易性是因为使用新鲜混凝土的刚度增加。因此,损失可加工性由于纤维与高剂量的增塑剂补偿。所有普通的混合物(没有纤维)(连环nos。1、4、7、10、13)获得的价值暴跌180 - 210毫米,而WSF-reinforced混合(系列号。2、3、5、6、8、9、11、12、14、15)达到衰退的值125 - 145毫米。

2.3。混合方法

WSF HSC混合包含(系列号。2、3、5、6、8、9、11、12、14和15)涨跌互现四个连续的阶段:(1)在第一步中,水泥、FA、和骨料混合机搅拌2分钟40牧师/分钟的速度(转/分钟);(2)在第二步中,一半的水量和减剂被添加到混合和混合机混合机持续了2分钟40转/分钟的速度;(3)第三步,剩下的数量减剂和水混合,加入和高速混合完成60牧师/分钟2分钟;(4)第四阶段,测量WSF的数量被指控进入混合器,混合和机器是4分钟80转/分钟,以确保适当的分散水泥颗粒和纤维细丝。普通混合(连环nos。1、4、7、10、13)涨跌互现的前三个阶段被用于WSF-HSC混合的混合。

混合完成后,新浇混凝土混合物还进行了经济衰退,并混合了排位赛工作性要求进行铸造。在铸造阶段,机器搅拌机运行保持在较低的速度40牧师/分钟。铸造完成后4 - 5分钟内完成混合阶段。

2.4。样品的细节和测试方法

6块100毫米尺寸准备每一个混合物。的f_厘米决心在28天和120天;三个数据集的混合测试在一个时代。测试的标准之后按ASTM C39 [51]。测试设置如图3(一个)。圆柱样品直径100毫米和200毫米高度投E_厘米测试,如图3 (b)。三缸/混合,在28天的测试,其余三个120天。测试采用的标准ASTM C469 [52]。执行这个测试来估计WSF样本的延性的影响。为此,圆柱形标本的“直径100毫米和200毫米”高度准备。三个副本每个样品混合测试在28天。测试采用的标准ASTM C496 [53]。测试概述如图3 (c)。“挠曲强度”或“断裂模量f_CRM”是一种混凝土的拉伸性能,采用弯曲设计方程的元素,如板和人行道上。对于每个组合,三个标本有维度的100毫米×100毫米×350毫米的计算进行了测试f_CRM。f_CRM第三点下确定加载方法采用ASTM C1609 [54]。测试设置如图3 (d)。

氯耐久性是混凝土的一个重要特征,讲述钢筋结构的生活元素。RCP测试是进行直径100毫米×50毫米高度盘每个组合的标本。测试方法采用ASTM C1202 (55]。RCP测试是由维持60伏特的电位差的持续时间6小时。的概述RCP测试如图4。

氯离子渗透深度(CPD)液浸法也是衡量WSF的理解效果和足总氯离子的渗透性在没有外加电压。自从WSF除了高度增加HSC的导电性(43),它变得更加方便采用HSC的测量氯离子渗透性的自然过程而不是RCP测试,以避免错误的解释RCP钢纤维增强混凝土的试验结果。浸渍试验方法,六个圆柱形标本(高度100毫米×100毫米直径)的每个组合在自来水治愈28天,然后风干在室温下3天。这些风干的标本被浸泡在10%的氯化钠溶液盐(氯化钠)。CPD然后用喷洒0.1正常硝酸银溶液(AgNO吗₃)盐、氯化钠的分裂表面条件样本后28天和120天的时间。三个复制样本测试在每个年龄来确定平均CPD每个HSC组合的价值。

测量AARHSC是非常重要的,因为在一些应用程序中,混凝土经历严酷的酸性环境中,比如在排水网络的组件。的方法AAR测试采用从一项研究9),AAR被量化测量新鲜样品和酸暴露样本之间的差异。为AAR测试,三个复制标本(100毫米的立方体)的混合治愈28天的自来水。这些标本被风干在室温下为3天。然后,所有混合的样品暴露在硫酸的酸性(H₂所以₄)溶液浓度5%。标本的质量的变化测量后曝光时间14日,28日,56和120天。

3所示。结果与讨论

3.1。抗压性能

3.1.1。抗压强度(f_厘米)

f_厘米的十五混合年龄在28天和120天的图所示5。FA和WSF加法混合的影响f_厘米根据他们在HSC混合比例。28天f_厘米HSC的10% FA之外增加了6%。这个改善f_厘米被誉为火山灰的有效的填充效应和发展产品(12,15]。而f_厘米HSC减少尤其是参考组合相比,足总水平的上升。这可能是归咎于减少整体石灰活页夹的内容。尽管提供的FA更小的微粒填充效应,在高级别上,足总失败负责开发必要的反应强度。与可用氢氧钙石FA粒子反应缓慢,HSC混合物含有10 - 15%发展明显(即。,7 - 11%)高f_厘米比混合引用。而混合含有25% FA显示f_厘米类似于参考组合在120天。

WSF提高0.5%f_厘米约28天和120天6.5%和10%,分别。而1% WSF没有显著影响f_厘米通常在所有五个类型的普通混合(1、4、7、10、13)。WSF的高分数,负面影响可以归咎于孔隙度的增加和异质性HSC矩阵。大量的纤维产生小空口袋,减少纤维的效率造成混凝土的压缩刚度。类似的行为观察WSF在另一项研究[37]。此外,新的钢纤维还显示混合的影响f_厘米不同剂量的HSC (56,57]。高纤维体积剂量没有有效地增加峰值负荷能力,但这些都是有利于postpeak响应。WSF的高容量限制的大幅失败,并帮助维持一个明显的峰值负载后残余强度。纯HSC和WSF-HSC的失败模式如图所示6。

WSF的综合效应和足总f_厘米HSC的28天和120天可以观察到在图7。最大f_厘米显示了HSC WSF含有0.5%和10 - 15%的足总因为WSF 0.5%和10 - 15% FA单独有用吗f_厘米;因此,他们的结合显著提高f_厘米。没有混合。5 (F10WF0.5)显示,19%和21%f_厘米分别比参考混合28和120天。也值得一提,由于年龄的增加,硬化粘结剂FA 10 - 15%, 1% WSF显示类似的影响f_厘米WSF 0.5%相比,在120天。年龄的增加可以改善纤维与HSC的矩阵的债券。因此,F10WF1显示性能类似于FA10WF0.5 120天。

在120天,最大f_厘米是FA15WF0.5所示,高出22%的参考。在120天,混合合并WSF 0.5 - -1%和10 - 25%的足总显示明显更高f_厘米比混合引用。这些结果显示WSF环保FA和改善的有效性f_厘米。合并后的FA和WSF不仅提高了HSC的机械和延性性能,但也可以大大地减少成本和由于水泥量的减少碳足迹。

3.1.2。弹性模量(ECM)

E_厘米混凝土是衡量压缩刚度明显在材料的弹性极限状态。所有HSC混合物的结果的不同组合FA和WSF图所示8。WSF的关系、FA和相对的E_厘米HSC如图9。

添加10%的足总显示一个小的改善E_厘米HSC。相比之下,28天E_厘米HSC的FA比例上升明显下降。同时,在120天,E_厘米含有10 - 15%的HSC FA相当与HSC的引用。小百分比的足总可以增加压缩刚度减少孔隙的大小。小FA粒子的填充效应会导致小增加混凝土的密度,提高了抗压刚度,而火山灰活动也有助于强度较低水平的FA (7,58]。相比之下,大容量足总还会降低混凝土的火山灰活性和惰性填料含量增加。这减缓了力量发展和减少E_厘米(59]。

文献表明微不足道的新钢纤维的影响E_厘米(60因为纤维不激活在加载时混凝土的弹性极限。因此,E_厘米HSC完全取决于混凝土基本要素的发展水平。WSF的1%被证明是有害的E_厘米因为它引起了一场小减少2 - 5%E_厘米因为,在一个高分数,混凝土的密度可能会减少由于纤维的分散不匀。1%新的钢纤维而且还显示一个负面的影响E_厘米(60]。很少有研究调查WSF-HSC混合的轴向应力-应变特征。研究显示一个小的增加(1 - 8%)E_厘米超高性能混凝土由于WSF的2 - 3%体积(61年]。相比之下,仍需要很多努力朝着理解WSF的影响E_厘米混凝土的缺陷对这个话题一直在强调审查最近的一项研究[62年]。然而,从这项研究中,可以得出结论,0.5% WSF被证明是有用的E_厘米,而WSF略微降低了1%E_厘米。

的最大E_厘米,4 - 5%高于参考HSC、FA HSC所示包含10%和0.5% WSF 28和120天。WSF 1%是更为明显的负面影响肝星状细胞含有大量的足总因为足总含量增加粘结剂降低了矩阵的力量和最终债券WSF的性能。矩阵的低强度削弱了控制纤维;因此,它WSF的效率下降。相比之下,1% WSF的负面影响E_厘米更明显在28天HSC混合大量的FA相比E_厘米这些混合物在120天。HSC的年龄增加,1% WSF的负面影响E_厘米减少了因为粘结剂粘贴的硬化提高债券的纤维的性能41]。

3.2。拉伸性能

3.2.1之上。张裂拉力强度(f_中医)

f_中医被进行split-tensile发现测试标准圆柱样品的混合。平均f_中医每个HSC的混合标准偏差值如图10。脆性是一个主要问题与HSC的应用程序,因为它有一个小的f_中医相比各自的价值f_厘米。因此,纤维除了成为一个可行的选择,以增加延性和HSC的耐火性。从结果可以看出,WSF被证明是非常有用的在推进HSC的抗拉强度。全面改善被发现在32%和42%f_中医HSC(含0% FA) WSF增加0.5%和1%。研究表明WSF的积极作用f_中医(63年]。这个改进,如工业纤维,观察得归功于crack-arresting WSF的行为(27]。FA呈负影响f_中医HSC。足总高于10%抗拉强度大幅下降引起的,而10%替代水泥FA引起了一场小增加2%f_中医。相比之下,15日,25日,FA除了减少35%f_中医HSC的8、22和36%,分别因为减少强度发展与足总百分比上升粘合剂和FA粒子的填充效果并不导致抗拉强度。

WSF联合添加1%和10%的足总显示增加了49%f_中医相比HSC HSC混合的引用。这显示使用一个更小的比例的FA水泥替代可以加强使用FA和WSF一起的好处。有一个改善WSF的键的强度的粘结剂FA 10%矩阵。这是观察到的结合使用FA(一个小级别)和工业钢(9和玻璃纤维58]。FA粒子是球形和小于水泥粒子的粒子填料可以提高粘结剂HSC的矩阵,除了pozzolanicity FA的潜力。这些积极的影响一小部分FA反映债券的改善纤维的性能。

WSF表明对大容量FA-HSC混合了一些积极的影响。正如我们所知,FA是环保和混凝土的成本和碳足迹显著下降当它取代水泥粘结剂(7),但它严重影响HSC的拉伸性能。因此,WSF可以帮助控制下降f_中医由于大量的足总。更重要的观察是,FA HSC由25%和1% WSF显示更高f_中医比参考HSC混合。混合了FA和WSF不仅仅是更好的f_中医比参考组合,但这也是环保和便宜的相对于参考。WSF除了不仅仅是有用的在增加的负载HSC分裂作用下失败了。它也是非常有益的包含峰值负载后的裂缝宽度,如图11。在峰值负载后,WSF-reinforced HSC拥有较高的残余强度比普通HSC混合。

WSF的净效应增加f_中医HSC的减少与粘结剂FA水平上升。FA HSC的强度降低,粘结剂的控制/ WSF削弱。因此,净增加f_中医由于WSF显著影响粘结剂组成。

之间的比例f_中医和f_厘米每个HSC的混合图所示12。这一比率可以用来评估一个特定的混凝土混合物的延性。更高的价值f_中医/f_厘米比率表明高延性,显示低延性较低的价值。它可以观察到纤维的使用增加了f_中医/f_厘米HSC。的增加f_中医/f_厘米HSC强化指数成正比。图12还显示,f_中医HSC的从6.7%上升到9.3%f_厘米WSF的内容从0增加到1%。f_中医/f_厘米足总继续下降与上升的FA内容。这表明,混凝土的脆性增加时使用了大量的足总。表面FA和WSF内容之间的关系和相对或规范化f_中医如图13。根据这一表面,最大相对f_中医HSC的实现WSF FA在0 - 15%和0.5 - -1%的内容。相反,相对最低f_中医显示了混合合并35% FA WSF的对于一个给定的内容。

3.2.2。断裂模量(f_CRM)

f_CRM是另一种水泥基复合材料的抗拉能力的间接测量。不同组合的FA和WSF的效果f_CRMHSC如图14。的变化f_CRM结果改变FA和WSF内容类似于观察到的情况f_中医结果。然而,f_CRMWSF相比,除了高度敏感吗f_中医。比较的结果f_厘米,E_厘米,f_中医,f_CRMWSF透露,除了带来最大利益f_CRM。类似于WSF、其他工业纤维(钢、椰子、玻璃、聚丙烯等。)(43,56,58,64年)也表明最大负荷弯曲行为。

f_CRMHSC增加56%和78%由于WSF增加0.5%和1%,分别。这表明显著增加弯曲韧性和延展性的HSC WSF加法。相反,显著减少f_CRM注意到在FA增加15 - 35%。f_CRMHSC下降了37%至35%的替代水泥与足总。在高卷合并,FA通常是已知加剧HSC同样的力学性能5,13,65年]。FA的共同效应除了观察减少水平的机械强度性能进行了测试,也就是说,f_厘米,E_厘米,f_中医,f_CRM。这是因为微观结构的变化发展也同样反映在压缩和拉伸性能。

WSF FA 10%和0.5 - -1%在所有混合显示优越的结果。F10WF1 F10WF0.5显示,83%和65%的断裂强度高于参考。WSF FA的协同效应,是注意到在F10WF1和F10WF0.5。例如,净增加f_CRM由于FA-HSC WSF添加1% 0% 70%,而1% WSF FA-HSC显示约80%的改善10%。WSF的净效应是实现高因为WSF 10% FA和1%的协同行为。改善粒度分布在HSC的矩阵增加了撤军WSF的力量。WSF的然而,效率显著降低在HSC混合包含大量的足总因为粘合剂矩阵包含高FA体积显示发展缓慢和不完整的微观结构在早期的增长。

通常知道FA公司展示了一些有害的对混凝土的拉伸性能的影响。然而,它是一种环保和耐用的替代水泥。这项研究的结果表明,与足总可以显示25%混合好f_CRM比参考组合是否用作强化WSF 0.5 - -1%。尽管选择工业纤维,克服f_CRM强度损失HSC由于FA,是一个昂贵和non-ecofriendly选项,WSF、这是一个浪费产品最低能源参与处理,可以用FA产生韧性和环保HSC。除了经济利益之外,HSC复合构建FA和WSF提供比参考HSC弯曲韧性和残余强度高。

的f_CRM/f_厘米每个HSC组合如图的比率15。它注意到平原HSC混合用或不显示f_CRM/f_厘米比例在0.06和0.1之间。它对HSC的意义,f_CRM大约6 - 10%的对应吗f_厘米。纤维增强HSC混合了f_CRM约16 - 18%的f_厘米价值。高f_CRM/f_厘米肝星状细胞显示了用FA WSF 0.5 - -1%和0 - 10%。使用大容量减少f_CRM/f_厘米值显著甚至WSF-reinforced混合。F35WF0、F35F0.5 F35F1显示f_CRM/f_厘米值明显低于plain-reference混合(F0WF0)。这些发现表明,粘结剂的强度和发展矩阵WSF的大幅影响效率。三维图之间相对的f_CRM、WSF和足总比例如图16。最高的高原(相对的最大值f_CRM)表面上属于FA WSF内容0.5 - -1%和10%,而最低的山谷表面上(相对的最小值f_CRM与25 - 35%)与HSC和FA WSF内容和0 - 0.5%。

3.3。氯离子渗透试验结果

3.3.1。快速氯离子渗透(RCP)

RCP测试是用于快速评估胶结混凝土的抗氯离子渗透性。代表RCP的价值很大程度上取决于微观结构密度和发展。此外,它也是影响混凝土进行电荷的能力。WSF和足总决定的影响RCP电阻的HSC 28天和120天。结果呈现在图17。

的RCP值的HSC和低于2000库仑,这意味着RCP类别下的混合是“低”氯离子渗透性,根据表4。此外,普通混合用,没有显示RCP值明显低于那些注意到WSF-reinforced混合。RCP平原HSC混合值低于1000,这表明普通混合有氯离子渗透“非常低”。

非常低的RCP值的简单混合主要是由于水胶比(即。0.3)。RCP混凝土的进一步降低足总含量上升;参见图18。使用10、15、25和35 FA下降RCP15%、34%、42%和40%,分别。的减少RCPFA包容的粘合剂主要是归功于FA粒子的填充效果。此外,混凝土的铝酸三钙含量的增加会增加混凝土的氯离子的结合能力(10]。逆FA和之间的关系RCP也被观察到在过去的研究67年]。减少混凝土的导电性也被报道的活页夹渣的HSC (43]。

WSF的高导电性增加了RCPHSC。增加了约50%和100%RCP是观察到的1%和0.5在HSC WSF的体积分数。这巨大的增加在RCP表明WSF-HSC更容易受到腐蚀攻击。不仅是主要的钢筋容易受到腐蚀攻击也是WSF的细丝可以在HSC降低随着时间的推移。WSF的退化和主要强化最终将导致结构元素的能力下降。小的渗透率增加HSC由于纤维增加也可能导致增加RCP由于渗透率也倾向于快速氯离子的渗透。显著增加的导电性HSC已经观察到由于工业钢纤维的掺入57]。成正比关系RCP和WSF内容如图19。

FA的使用大大减少了RCPWSF-reinforced HSC。这意味着FA可用于弥补亏损氯耐久性HSC WSF之外。获得RCPWSF-reinforced HSC的值范围的“非常低”类别,使用10 - 15%的FA是必要的。使用大量的足总显示高RCP阻力,但它降低了力量,这可能是主要缺点考虑大容量足总在HSC的应用。然而,它是不可能实现的RCPWSF值与引用混合使用1%时不考虑使用FA的高容量。

3.3.2。氯离子渗透深度(CPD)

的CPD是一个可靠的和更实际的测量氯离子渗透性的胶结材料比RCP,这是不受材料的导电性的影响。这很大程度上取决于孔隙度、孔隙溶液的饱和,混凝土显微结构的发展。的CPD每个HSC的混合氯化浸后解决方案如图28和120天20.。

FA的合并导致下降CPD氯化,表明混凝土的耐久性增加而FA加法。节中已经解释过3.3。1,足总提高粒子大小的分布HSC的矩阵。减少孔隙大小放缓chloride-bearing介质进入具体的运动。此外,硅酸铝粒子的FA氯绑定能力。最低CPD显示了包含25% FA HSC。FA(%)和之间的关系CPDHSC如图21。的CPDFA HSC的价值不断降低到25%,而一个小的增加CPD观察到35%。这可以解释为粘结剂的微观结构增长下降的高容量矩阵加法。然而,然而,所有的FA混合显示明显降低CPD值比混合引用。

相反RCP测试结果,CPD测试结果显示小WSF的影响混凝土的氯离子渗透性;参见图22因为WSF-reinforced混凝土的高导电率不影响在自然条件下氯离子的渗透。CPD只增加了2 - 7% 0.5 - -1% WSF的。小孔隙度增加由于WSF除了负责略有上升CPD。一项研究表明,混凝土氯离子扩散不显著影响材料的导电性(68年]。因此,钢纤维除了不会增加混凝土的氯离子扩散。WSF HSC混合由合并后的FA和显示CPD值明显低于参考。一个小的增加CPDWSF大大抑制了FA增加所致。

3.3.3。CPD和RCP之间的关系

之间的关系CPD和RCP值的HSC混合图所示23。自RCP显著影响导电性,它不找到很强的相关性CPD,因为CPD不受材料的电导率的影响。普通混合(有或没有FA),可以找到一个强烈的相关性CPD和RCP值,但对于WSF-reinforced混合,很难将这两个参数不考虑纤维的影响。

图24显示之间的关系CPD,RCP和WSF HSC的内容在每个级别的足总。的关系推导出方程的格式(1),CPD计算的函数RCP和WSF的体积(V_WSF)。A和B是常数的线性方程。RCP是作为一个独立的变量,因为它是决定快速相比CPD。因此,CPD可以估计RCPWSF-reinforced混凝土。如图24,CPD和RCP可以紧密相关V_WSF被认为是。这些关系有重要影响的应用钢纤维增强混凝土CPD值,发现很长一段时间后,可以准确地估计RCP的函数V_WSF:

3.4。硫酸攻击电阻(AAR)

胶结混凝土经常在他们的应用程序体验酸性环境。在大多数情况下,酸性溶液溶解水化和未水化有粘结性的化合物,导致混凝土的力学性能的恶化。如果使用了钙质骨料,他们也由酸性溶解作用。因此,测量AAR成为相关耐久性参数。在这项研究中,HSC的耐久性和测量在一个人工酸性介质由5%的硫酸溶液在自来水。所有HSC混合物的结果如图所示25。

平原HSC或引用混合显示的最大损失质量相比其他HSC混合物在年龄的测试。的AARHSC的大幅增加由于FA和WSF的加法。作为具体的FA内容增加,粘结剂的总铝硅含量增加。FA的上升导致的氧化钙含量减少粘结剂。减少钙水合物和unhydrates HSC抗酸侵蚀。类似的观察观察由于稻壳灰的添加粘结剂(68年]。二氧化硅含量的增加和石灰含量下降的主要原因是负责的高耐久性HSC的酸攻击。另一个原因是,FA混合物的低渗透减缓酸性溶液的运动的矩阵混凝土。

足总之间的关系、WSF内容和相对质量损失(LIM)在酸攻击图所示26。这种关系表明,高AAR或低LIM在酸攻击是通过高层WSF的合并和足总。WSF的增加AAR将裂纹扩展的能力。硫酸攻击是伴随着的盐和水的形成。它施加粘合剂矩阵内的压力解体混凝土的微观结构,最终恶化HSC的机械强度。WSF控制这样的解体和机械强度的退化;因此,低LIM在混合纤维。改善混凝土AAR的钢铁和玻璃纤维工业已经在先前的研究报道由于其裂纹桥效应(9,58,69年]。混合用FA 10 - 35%和0.5 - -1% WSF显示近一半解体酸攻击相比,参考混合物。WSF的残余强度也改善了HSC暴露在酸性溶液。

4所示。结论

在目前的研究中,粉煤灰的综合效应(FA)和废轮胎钢纤维(WSF)研究了高强混凝土的耐久性和力学性能(HSC)。本研究的主题是环保知识的进步和韧性胶结复合材料。以下是本研究的主要结论:(1)HSC由低到中等水平的FA(10 - 15%)和WSF(0.5%)显示最佳f_厘米。高层的FA减少WSF的功效f_厘米。对所有公司的FA水平,WSF的最佳用量为1%。E_厘米WSF的HSC并未改变相当。减少在E_厘米观察HSC WSF FA上升和内容。WSF HSC由0.5%和10% FA显示更高E_厘米比混合引用。(2)f_中医HSC WSF之外相当敏感。WSF FA HSC由10%和1%显示最大值f_中医,约50%高于参考HSC混合。WSF的张裂拉力效率降低粘结剂与足总比例上升。类似于f_中医,f_CRMWSF之外还敏感。最大f_CRMWSF FA HSC所示将10%和1%,83%高于混合引用。(3)的RCPWSF的HSC大幅增加。1% WSF除了造成大约增加了100%RCP的HSC主要是因为高导电性。足总下降引起的RCP每个水平上升。WSF的FA最小化的负面影响RCP。然而,RCP不应该作为一个好的测量钢纤维增强混凝土的氯离子渗透能力。相反,CPD测试结果给现实的价值观WSF-reinforced混凝土的氯离子渗透能力。(4)的CPD结果不是导电性的影响。因此,WSF之外没有大幅增加CPD。所有WSF-reinforced混合合并足总显示低CPD比参考HSC混合。WSF HSC FA由25%和0.5%低50%CPD比混合引用。一个强大的数学关系CPD和RCP可以如果WSF的体积。(5)FA和WSF是非常有用的AAR。增加混凝土的完整性由于纤维和钙含量下降的粘合剂是负责很好的酸攻击HSC将FA和WSF的耐久性。

数据可用性

数据将根据要求提供。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者想扩展他们的感谢哈立德国王大学科研院长以来,沙特阿拉伯,经费申请这项工作通过研究小组项目批准号以序列。1/14/42。