第 1 章 绪论
1.1 研究背景
混凝土作为最常见的土木工程材料之一[1]。它是建筑项目中使用最广泛的材料之一[2]。近年来，随着混凝土技术的飞速发展和新的结构形态的出现，人们的要求越来越严格，特别是在环境非常恶劣的结构方面更加需要混凝土能够具备更好的性能[3]。它的许多缺点也显现出来，如:脆性过大，易收缩开裂，抗冲击强度差等[4]。所以，针对混凝土的诸多弊病我们应当重视并提出相应方案有效解决。
高性能混凝土出现在 20 世纪末[5]。虽然它的研发应用的相对较晚，但在一些发达国家中，它一出现就引起了人们的注意，并以非常快的速度发展起来。
1.1.1 自密实混凝土概述
自密实混凝土工作性能良好。与普通混凝土相比，具有大流动性、强稳定性、填充紧凑性等优点[6]。自密实混凝土也有普通混凝土相似的缺点，如混凝土内部微裂缝引起的化学收缩和干缩[7]。生成的微裂缝会致使混凝土在受力情况下产生应力集中，进而使混凝土强度降低。研究表明[8-10]，在混凝土中加入钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维和尼龙纤维会将混凝土的强度和抗裂性能得到有效提高。
1.1.2 纤维混凝土概述
纤维混凝土是一种新型的增强型建筑复合材料，通常以水泥砂浆或混凝土为基材，掺入适量的纤维作为增强材料，混合均匀后制成[11]。它的研制将普通混凝土的形态改变，对不同类型和不同类型的纤维混凝土进行了越来越多的研究[12]。相关研究表明[13]：纤维混凝土不仅实现了普通混凝土的性能，而且弥补了普通混凝土在各种操作条件下的弊端。因此，纤维混凝土的研究越来越受到国内外学者和机构的重视。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 自密实混凝土研究现状
混凝土工程耐久性是国内外工程界关注的重大问题，混凝土耐久性失效所造成很大的经济效益方面和社会的损失[25]。更多重要建设项目都要求混凝土具有良好的耐久性，以延长混凝土的使用寿命并具有良好的安全性[26]。在 20 世纪 80 年代末，世界上就出现了基于混凝土结构耐久性设计的混凝土新概念——高性能混凝土 (High Performance Concrete HPC) [27]。区别于传统混凝土，高性能混凝土的主要目的是提高混凝土的性能，使其产生良好的耐久性和足够的可靠性。HPC 不仅具有高耐久性、工作性、强度和体积稳定性外，还可以减少资源消耗，减少环境污染，减少振动功耗，降低噪音，节约劳力。因此，HPC 可称为一种可持续的混凝土[28]。
自密实混凝土为高性能混凝土发展提供了一个十分重要的方向，并且并生出许多分支，可以在没有振动的情况下自由流动，只依靠自身的重力作用，填充模板，包裹钢筋，保持密实性和均匀性[29]。自密实混凝土可以有效减弱施工噪音、使施工过程更加便捷、保持高效施工质量、降低工程造价等优点。因此，自密实混凝土是一种绿色高性能混凝土，在国内外引起了广泛关注[30]。
自密实混凝土的概念最早由日本学者 Okamura 在 1986 年提出[31]。1988 年，Okamura 在日本东京大学开发出了压实混凝土。到 1994 年末，日本已有 28 家建筑公司拥有熟练的自密实混凝土技术。其他欧洲国家也紧随其后[32-33]。1995 年，法国开始研制非振动自密实混凝土，并成功应用于地下隧道、自应力管道等工程。瑞典、德国、新加坡、瑞士等国家也已成功开发应用。
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第 2 章 玄武岩纤维自密实混凝土试验方案
2.1 概述
本文所配制的玄武岩纤维自密实混凝土为C40。其中材料部分按照试验标准[54]进行严格筛选。使配置的混凝土的工作、强度、耐久性三种性能都能够达标。各组分材料的性能在很大程度上会对混凝土的力学、耐久性能造成影响，如：胶凝材料、骨料级配、纤维长度与掺量、减水剂的减水效果等对玄武岩纤维自密实混凝土的力学及耐久性能影响显著。试验时应选取合适的材料。本文主要考虑在不同水灰比下纤维的掺量与长度对自密实混凝土在力学及耐久性能方面的影响。
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2.2 实验材料
2.2.1 水泥
作为胶凝材料之一，水泥对自密实混凝土的工作性能有着很大的影响。水泥影响混凝土的强度同时，也可以对混凝土的早期收缩、徐变、耐磨效果造成影响，综上，选择合适的水泥对自密实混凝土本身有着非常重要的意义。配置自密实混凝土时，建议选质量相对稳定、活性高的水泥。
本节选取了强度等级为 42.5 的普通硅酸盐水泥，详见下表 2.1、图 2.1 所示。
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3.1 引言 .......................... 21
3.2 立方体抗压强度试验及结果分析 ......................... 21
第 4 章 玄武岩纤维自密实混凝土抗氯离子渗透性能试验研究 ............................ 38
4 .1 抗氯离子渗透性能机理分析 ................................ 38
4.2 试验过程 ........................... 39
第 5 章 玄武岩纤维自密实混凝土冻融试验研究 ..................................... 56
5.1 冻融损伤破坏机理分析 ................................. 56
5.2 试验过程 .................................. 57
第 5 章 玄武岩纤维自密实混凝土冻融试验研究
5.1 冻融损伤破坏机理分析
混凝土因冻的破坏原理，在 20 世纪 40 年代左右，学者们进行了相关方面的研究工作，提出了不同的理论假设，比较成熟的理论主要是渗透压理论和静水压力理论[79]，另外还有两种理论分别是临界饱水度与温度应力理论，此处不再赘述：
（1) 静水压理论：1945 年，美国的 Powers T.C 提出了冷冻静水压力假说。认为，当潮湿或水饱和下混凝土处于低于 0℃的寒冷状态时，混凝土内孔中的部分水溶液将首先冻结和膨胀，对孔壁上的压力造成拉力压力，还会迫使未冻结的水通过孔隙流出，加大了裂缝的同时在流动过程中形成静水压力，当静态水压超过界限值，对试件造成损坏。
（2) 渗透压力理论：通过进一步研究，发现静水压力理论不能解释其他溶液中冷冻和解冻损伤等重要实验现象。Powers 与 Helmuth 等人于 1953 年提出了渗透假说。该假说认为，由于孔隙中水溶液的冰点随小孔径而减小，混凝土孔中的溶液含有钠、钾和其他盐离子，而且长时间处于低温时，一些在混凝土中的大孔隙溶液会先结冰，导致孔隙空间盐溶液存在浓度差。浓度差异是用溶液在周围小孔隙中产生的，导致小孔中的溶液迁移到大孔隙中形成高渗透压力。最终导致混凝土被内部微裂纹和孔隙的穿透压力所破坏。
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第 6 章 结论与展望
6.1 结论
本文通过设置不同配合比 A、B 组，探究纤维掺量及长度对自密实混凝土力学及耐久性能的影响。主要有以下结论：
（1）A、B 两种水灰比的情况下试件的立方体抗压及劈拉强度随着纤维体积掺量和长度的增加，均呈现出先升高后降低的趋势。当纤维掺量为 0.15%、纤维长度为12mm 时，A 组纤维自密实混凝土的抗压强度最大提高 20.46%，B 组最大提高 18.69%；A 组劈裂抗拉强度提高率最大达到 85.73%，B 组劈裂抗拉强度提高率最大达到60.64%。A 组掺量为 0.15%且长度为 12mm 的玄武岩纤维表现出了最小的拉压比为1/10.50；B 组掺量为 0.15%时长度为 6mm 和 12mm 的玄武岩纤维都表现出了最小的拉压比为 1/10.77。综合得出当掺量为 0.15%且长度为 12mm 的玄武岩纤维加入自密实混凝土时，对混凝土的力学提升效果最好。
本文通过参考文献资料，根据自密实混凝土的配合比设计要求，配制出不同水灰比且满足强度(C40)的自密实混凝土性能要求的基本对照组自密实混凝土。并对玄武岩纤维自密实混凝土进行力学性能试验研究。包括抗压强度、劈裂强度的试验测试，并对其结果进行比较分析。并拟合得到了抗压强度与劈裂抗拉强度的关系式。通过进行抗氯离子渗透性试验研究，得出玄武岩纤维自密实混凝土的电荷量与平均电流的关系式。通过对抗冻性的研究，建立了玄武岩纤维混凝土的质量损失率、相对动弹性模量与冻融循环次数的关系，并建立了冻融循环基于相对动弹模量的抗冻性能的评价标准。但在耐久性方面的性能上还有内容值得进一步深入研究探讨。
参考文献（略）