纤维纳米混凝土及其高温中和高温后性能研究

采用微细观复合的方法，将钢纤维、聚丙烯纤维和纳米同时掺入混凝土中形成纤维纳米混凝土，研究纤维纳米混凝土的工作性能、常温下力学性能、高温中和高温后力学与耐久性能，并利用微观测试方法对掺加纳米和纤维的混凝土材料进行微观物相分析，从微观层次上探讨高温后纤维纳米混凝土的增强机理。将试验研究与理论分析相结合，重点分析温度、纳米掺量、纤维体积率对高温中和高温后混凝土力学与耐久性能的影响，提出满足纤维纳米混凝土配合比设计要求的水胶比、砂率、水泥用量、纤维体积率、纳米矿粉掺量的取值范围和纤维纳米混凝土配合比设计方法，建立高温中和高温后纤维纳米混凝土本构关系模型和强度计算方法。本项目对丰富和发展纤维混凝土基本理论，推动纤维混凝土的工程应用具有重要的理论意义和实用价值。

（1）通过294个边长150mm纤维纳米混凝土立方体试块在不同龄期的抗压和劈拉试验、147个100mm×100mm×400mm梁式试件的弯曲和工作性能试验以及SEM微观分析，分别建立了考虑纳米材料和纤维影响的纤维纳米混凝土抗压、劈拉和抗折强度计算方法。（2）通过观察150个边长150mm纤维纳米混凝土立方体试块高温前后宏观形貌和高温前后的质量损失，建立了高温后纤维纳米混凝土质量损失率与温度的关系式。（3）通过450个边长150mm纤维纳米混凝土立方体试块高温后的抗压和劈拉试验、300个100mm×100mm×400mm纤维纳米混凝土梁式试块高温后的弯曲试验，分别建立了纤维纳米混凝土抗压、劈拉和抗折残余强度相对值与温度的关系式。（4）通过150个边长150mm纤维纳米混凝土立方体试块高温前后超声、回弹和抗压强度试验，建立了高温后纤维纳米混凝土超声回弹综合测强曲线及推定经历最高温度的公式。（5）通过306个150mm×150mm×300mm纤维纳米混凝土棱柱体试块在25-800℃后的单轴受压试验，建立了考虑温度、纳米材料掺量和钢纤维含量特征参数影响的纤维纳米混凝土轴压应力-应变曲线数学模型。（6）通过150个100mm×100mm×200mm纤维纳米混凝土棱柱体试块高温前后氯盐溶液浸泡干湿循环试验，建立了考虑温度、纳米材料掺量和钢纤维含量特征参数影响的纤维纳米混凝土氯离子含量计算公式。（7）通过852个高温中纤维纳米混凝土试块的抗压、劈拉、弯曲和轴压本构关系试验和扫描电镜SEM微观观察，研究温度、钢纤维体积率、混凝土强度等级、纳米SiO2（简称NS）掺量和纳米CaCO3（简称NC）掺量等对纤维纳米混凝土高温中力学性能和微观机理的影响，建立相应的理论计算模型。