聚丙烯纤维对耐酸混凝土抗裂性能的影响（可编辑）

聚丙烯纤维对耐酸混凝土抗裂性能的影响（可编辑） 聚丙烯纤维对耐酸混凝土抗裂性能的影响 摘 要 .水玻璃耐酸混凝土容易开裂,特别是在高温的情况下更是如此,从而影响 到它的正常使用。本文在混凝土中掺入聚丙烯纤维,试图解决这一问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 在对纤维混凝土阻裂机理进行分析的基础上,以抗拉强度、脆性系数、弹 强比、极限拉伸应变、韧性等作为抗裂性能指标,通过一系列的对比试验,研 究了常温和高温下掺与不掺聚丙烯纤维对抗裂性能的影响;研究了复掺纤维和 减缩剂的抗裂性。本文还通过扫描电镜等手段对纤维的抗裂机理进行了分析。 研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,掺入聚丙烯纤维能大大改善耐酸混凝土后期的阻裂性能,在常 温和高温条件下均能发挥很好的抗裂效应,同时也能降低耐酸混凝土的早期收 缩,但并不明显。复掺聚丙烯纤维和减缩剂早期收缩和抗裂效果都较好,是提 高耐酸混凝土抗裂性能的最佳措施。纤维的加入,改善了混凝土 的结构,使纤 维桥接在微裂缝上,提高混凝土的抗裂性。 关键词:耐酸混凝土;聚丙烯纤维;抗裂.. , . . , . , , , ,..... , . ? , . .:? ; ;插图清单 图.纤维的阻裂作用??. 图.纤维的阻裂机理. 图.纤维耐酸混凝土制备工艺流程. 图.收缩测定仪示意图??. 图.测混凝土热膨胀变形装置图.混凝土应力曲线??.. 图.混凝土早期收缩性能.. 图.混凝土的干燥收缩?. 图.不同纤维掺量下耐酸混凝土的抗拉强度?. 图.不同纤维掺量下耐酸混凝土的抗压强度 图.不同纤维掺量下耐酸混凝土的脆性系数??.. 图.不同纤维掺量的耐酸混凝土的弹性模量 图.不同纤维掺量耐酸混凝土的弹强比? 图.不同纤维掺量的耐酸混凝土的极限弯拉应变 图.不同纤维掺量的耐酸混凝土的弯曲断裂能 图.不同纤维掺量的耐酸混凝土的抗弯韧性图??. 图.应力.应变曲线的双线性模型?. 图.水泥基复合材料中不同的抗拉破坏模型? 图. 应力.应变曲线三线性模型图.不同温度条件下纤维耐酸混 凝土的抗压强度?. 图.不同温度条件下纤维耐酸混凝土的劈拉强度.. 图.轴心抗压强度的发展趋势图 图.抗拉强度的发展趋势图? 图.三种温度条件下的弹性模量??. 图.不同温度条件下的极限拉伸应变 图.混凝土温度应变图. 图.线膨胀系数??.. 图.荷载.挠度曲线法图.混凝土抗弯吸收能量图??. 图. ?条件下耐酸混凝土的抗弯荷载.挠度曲线? 图. ?条件下耐酸混凝土的抗弯荷载.挠度曲线??.. 图.不同温度条件下耐酸混凝土的抗压强度? 图.不同温度条件下耐酸混凝土的劈拉强度图.同温度条件下耐 酸混凝土的弹性模量图.同温度条件下的极限拉伸应变 图..温度应变. 图.温弯曲断裂能图.不同掺量纤维的混凝土断面显微照片? 图. 龄期混凝土显微结构照片表格清单 表.混凝土的干缩. 表.化学组成成分及耐酸度??. 表.聚丙烯纤维物理力学性能?.. 表.高强高弹聚乙烯醇纤维物理力学性能.. 表.减缩剂的性能?..。 表.试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一?. 表.试验方案设计二.. 表.纤维耐酸混凝土的配比/ 表.耐酸混凝土的配比/. 表.混凝土早期收缩.. 表.混凝土干燥收缩表.各配比试验所得值表. 与。的关系. 表. 纤维对耐酸混凝土抗裂性的影响.. 表.试验所得试验结果?. 表.韧性试验结果??. 表.韧性试验结果独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得金蟹王些盔堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 日 签字日期:砖年月 学位论文作者签字辽燃 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金垦王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权 盒巴工些盔堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索,可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 导师签名: 学位论文者签名:鼋龟态抽 签字日期: 签字日期:.喀年名月日 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 鸱上 电话:弓 通讯地址: 邮编: 致谢 在春、夏、秋、冬悠然的轮回中,三年硕士学习生活即将结束。在这其修 远兮的求学路上,我的观念、知识面都得到了长足的提高。首先,要感谢本人 的导师,詹炳根教授,在论文的选题、试验阶段以及论文的撰写中,给予我悉 心的指导;导师宽广的胸怀、渊博的知识、严谨的治学态度、一丝不苟的工作 作风都给我留下了深刻的印象,使我受益匪浅;导师不仅给予学生传授科研知 识,而且在生活、工作和能力培养上也给予关怀与机会。还要感 谢合肥工业大 学材料实验室的李老师和工程力学实验室的袁老师,感谢他们对我试验给予专 业的指导,提出了很多建设性的 意见 文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见 。 感谢教研室的师兄弟和我的朋友们,在试验和完成论文过程中给予我的帮 助。还要感谢我的家人,一直以来对我在学习生活上的关心和支持。 姚 春 梅 年月 第一章 绪论 .课题的提出 混凝土因为其性能好,价格便宜,易就地取材,易浇筑成型等优点被广泛 的应用于各种工程当中,因此混凝土是目前世界上用量最大,使用范围最广的 材料之一。由于混凝土的应用范围之广,因此对混凝土也有不同的要求,特别 是对一些特殊的应用领域。例如一些有防腐要求的领域,像用来有色冶炼的锌, 铜电解槽,对各种钢材进行除锈的洗酸槽,冶炼厂的烟囱内衬等。这些领域里 的混凝土不但要有高强度,高韧性,高变形性能还要求能耐酸。 虽然目前市场上也出现了各种耐酸涂料,耐酸胶泥,耐酸瓷砖,玻璃钢等 材料,这些材料主要是在受酸性侵蚀的部位进行涂刷镶嵌使其成为内衬,从而 达到耐酸的效果,但这些耐酸材料一般价格相对较高,不易施工,而且最主要 的问题是易开裂,且内衬厚度较薄从而使酸性物质通过裂缝侵蚀外部的结构, 不能从根本上解决问题。 因此,本文将研究一种与以往不同的方法。在这里不是在容易腐蚀部位涂 抹一层耐酸粉料或是贴一层耐酸瓷砖,而是直接以耐酸混凝土代替一般混凝土, 这样即节约了费用也有利于施工,且具有更好的耐酸效果。 由于和一般的混凝土一样,耐酸混凝土是一种脆性材料其抗压强度高,但 抗拉强度低,极限拉伸应变小,易开裂,脆性大等特点抑制了它的使用。特别 是高温环境下易开裂特点,是耐酸混凝土开裂破坏的主要原因。结构物裂缝还 会引起渗漏、保护层剥落、混凝土碳化、持久强度降低等,甚至 危害建筑物的 正常运行或缩短建筑物的使用寿命。因此提高耐酸混凝土的抗裂性能是一个关 键的问题。 提高混凝土的抗裂性,主要是要提高混凝土的极限拉伸值和抗拉强度,降低 混凝土的弹性模量及干燥收缩变形、减少混凝土的温度变形值,但一般情况下, 这几者之间存在着矛盾,改善混凝土抗裂性能,要在保证混凝土的强度情况下, 尽可能降低混凝土的弹性模量和干燥收缩变形值,提高混凝土的极限拉伸变形 能力,并保持混凝土的温度变形值基本不变或略有降低。 一般抑制和减小混凝土开裂的方法主要有种:在混凝土中掺加膨胀剂,减 缩剂,各种粒径较小的有机矿物颗粒,以及掺加各种弹性模量较小的纤维。但 由于耐酸混凝土中水胶比相当的低,内部自由水含量少,因此传统的膨胀剂补 偿收缩法对开裂作用甚微?。而且因为水玻璃耐酸混凝土其中的水玻璃具有碱 性胶体的性质,因此对于外加剂的选择有一定的要求,对于一些 液体外加剂应 该是不导致水玻璃胶体溶液的破坏以及产生凝聚现象,应该是近于中性或碱性 的物质,因此一般的有机矿物颗粒不适宣加入耐酸混凝土中。 由于纤维具有较好的耐酸性能且本身的化学性能成惰性不易与耐酸混凝土中的成分发生反应,掺入有机纤维可利用其高强、低弹模的特性来改善混凝土 的脆性,降低混凝土的弹性模量,提高混凝土变形能力【】,从而改善混凝土的 抗裂性能。同时,因为减缩剂可以减小混凝土的早期收缩,因此本文将以研究 纤维提高混凝土开裂性为主,再向纤维耐酸混凝土中加减缩剂以改善纤维耐酸 混凝土的抗裂效果。 .课题的研究意义 ..经济意义 从经济意义上说,使用耐酸混凝土可以节约成本,提高经济效益。随着全 球化的进程,我国的经济有了长足的发展。我国的一些化工冶金行业也有了很 大的进步,尤其是在冶金行业,随着国外一些先进的冶金技术引进,目前我国 冶金行业有了突飞猛进的发展。据有关统计,我国锌的年产量已超过万吨 跃居世界第一,正以超过%的速度逐年递增,铜的年产量超过万吨, 年后我国铜年产量将达万一万吨,钢材的年产量为亿吨,已连续 年为世界第一。随着这些行业的进一步发展,随之而带来的问题也是越来越多 的。例如烟囱,酸洗槽酸洗槽的维护,电解槽,各种贮酸罐,流槽,地坪,地 沟等部位的耐腐蚀等都是值得关心的问题。对于这些冶炼设施的维护,国家每 年要投入相当大一部分资金。如大量的冶金化工工厂的烟囱的腐蚀问题,因为 在这类工厂中往往排出的气体是酸性的二氧化硫的浓度很高,对烟囱有很大的 侵蚀作用,用一般的混凝土显然是不能抵制这种侵蚀,随着这些有害气体的侵 蚀将降低烟囱的使用寿命,因此往往给工业生产带来严重的损失。使用一般的 耐酸材料往往价格比较高,同时有的耐酸材料施工较复杂这势必将增加了成本。 但如果我们用纤维耐酸混凝土,因为它的材料来源广与其它的防 腐材料性比价 格也比较便宜,所以用纤维耐酸混凝土作烟囱内衬用普通混凝土作外围,这样 不但能抵制酸性侵蚀而且还可以抑制裂缝,提高烟囱的强度,加强烟囱的稳定 性,提高了烟囱的使用寿命,同时降低成本,因此具有很高的经济价值。据记 载【】某烟囱高米排放二氧化硫烟气,烟囱内衬使用耐酸混凝土预制块以耐 酸砂浆砌衬自建成年后检查一切正常,并未发现任何腐蚀现象;年后检 查仍然为未出现任何问题,只有局部的腐蚀迹象,腐蚀深度仅为. 毫米,但 烟囱内衬底部有一道裂缝,缝宽毫米;年后仍然在正常使用,如果在以后 的使用中能加以维修加固则可延长使用寿命,这比一般混凝土烟囱的使用寿命 要长的多。而且采用耐酸混凝土预制块砌筑内衬比使用耐酸瓷砖衬砌的烟囱使 用寿命长,造价可降低一半以上。再例如在一些洗酸槽,浓酸罐,铜,锌电解 槽等有密度大的酸性物质侵蚀的环境中,使用纤维耐酸混凝土则 更能体现其经 济价值。【】 ..技术意义 从性能上来说纤维耐酸混凝土与一般的耐酸混凝土相比除了具有耐酸性还 具有更好的力学性能。从纤维混凝土的发展和应用中可以看出纤维由于其低弹 性模量,高抗拉强度,高韧性等特点,可以很好的改善混凝土的性能。如提高 混凝土的抗裂性,提高抗拉强度,降低脆性,提高韧性,是混凝土在受力破坏 时呈多缝开裂等。从国内外大量研究证明纤维加入耐酸混凝土中主可以起到以 下三个主要作用【】 、在耐酸混凝土中起阻裂作用 混凝土裂缝产生的原因非常复杂,我国著名裂缝专家王铁梦【】教授认为,混 凝上产生裂缝的原因不外乎以下三种:由外荷载如静、动荷载的直接应 力,即按常规计算的主要应力引起的裂缝。由外荷载作用,结构次应力引 起的裂缝。 由变形变化引起的裂缝。 裂缝通常是由其中一种或几种因素共同作用而成的。结构裂缝的原因是由于 变形作用引起的,占%以上,属于由荷载引起的约占%。前述%的裂缝中 包括变形变化与荷载共同作用,但以变形变化为主所引起的裂缝;同时,在荷 载引起的%裂缝中也包括变形变化与荷载共同作用,但以荷载为主所引起的 裂缝【。而变形作用又主要包括温度、湿度以及不均匀沉降变形。 但对于耐酸混凝土来说,由于其特殊的施工工艺和特殊的应用范围以及其组 成成分中水分的含量相对来说比较少,塑性收缩相对较小,且产生的裂缝多为 微裂缝。这些微裂缝分布不规则,不贯通,在常温侵蚀性介质作用的工程中, 由于温度的影响不大,微裂缝不会继续发展。但是,在高温腐蚀和外荷载作用 下,由于各组分的热变形不一,致使微观裂缝迅速发展、贯通,结果在材料的 外部出现裂缝。因此,在高温腐蚀作用下,由于混凝土内部微裂缝的扩展和贯 通,内应力迅速集中,必然也会使耐酸混凝土外部产生裂缝,进而 影响结构的 耐久性。有资料表明,同一条裂缝,当温度由?升至一?时,裂缝宽度 能增加五倍以上。因此,我们在研究耐酸混凝土开裂的问题时,温度是一个很 重要的因素。 所以本文主要从材料性能的角度,讨论以塑性和温度变形以及受拉力为主引 起的裂缝。如果能降低耐酸混凝土的塑性和温度变形,以及提高耐酸混凝土的 抗拉强度,则耐酸混凝土的开裂问题将得以控制。当耐酸混凝土所受的拉力大 于耐酸混凝土的拉应力或所受的拉应变大于耐酸混凝土本身的极限拉应变时, 耐酸混凝土将开裂。例如,在塑性阶段由于水分蒸发速度超过其泌水速度而发 生的较大收缩从而产生的塑性裂缝,水泥基材料硬化后处于干燥环境中的收缩 而形成的干缩裂缝,温度变化而产生的不均匀膨胀所形成的温度裂缝。当加入 纤维时就可以分散耐酸混凝土内部的集中应力,阻止耐酸混凝土新裂缝的产生 并延缓裂缝的进一步扩展从而使耐酸混凝土的抗渗,抗冻,抗磨等性能有了显 著的提高。硬化后的耐酸混凝土在受拉弯时,由于其脆性的特点在耐酸混凝土开裂后,裂缝立刻扩展,延伸,其中某一条裂缝发展为“危险裂缝”,从而 导致耐酸混凝土催断。而纤维耐酸混凝土则因为纤维的阻裂作用,延缓裂缝的 发展将单缝的脆性转变为多缝的延性破坏,并在破坏前有一定的征兆。 、提高耐酸混凝土的力学性能 纤维可以提高并保证耐酸混凝土的抗强度,降低弹性模量,还可提高韧性。 未掺加纤维的耐酸混凝土不仅抗拉强度低且因为内部缺陷而往往难于保证。掺 加纤维的耐酸混凝土,其中的纤维通过与胶凝材料之间的界面吸附黏结力和机 械铆和力等使得混凝土将所受的拉力传递给纤维,由于纤维本身的高抗拉强度, 从而提高了耐酸混凝土的抗拉强度。同时由于混凝土内部分布有大量的细小的 纤维因而填充了耐酸混凝土颗粒间的空隙,改善了耐酸混凝土的内部结构,所 以使耐酸混凝土的抗拉强度得以保证。由于纤维弹性模量远低于混凝土,根据 复合材料理论【,纤维耐酸混凝土的弹性模量将低于耐酸混凝土的弹性模量。 、提高耐酸混凝土的变形能力 当有大量纤维分散在耐酸混凝土中,当纤维耐酸混凝土受拉弯时,即使 混凝土以出现大量裂缝,由于纤维的阻裂作用,使得这些裂缝没有形成贯通, 因此混凝土仍然可以承受一定的荷载变形并具有假延性,提高了混凝土的韧性, 从而提高混凝土的极限变形能力。同时又由于纤维与混凝土之间相互限制制约, 当混凝土由于温度升高而发生膨胀变形时,纤维对其有一定的限制作用,因此 减小了混凝土的温度变形。 、提高施工效率 纤维耐酸混凝土施工性能好。耐酸混凝土的特殊组成成份,使得耐酸混凝土 龄期比普通混凝土要短,根据环境温度而定的。环境温度越高拆模时间和养护 时间越长。一般环境温度为 ?左右是拆模时间不少于天,养护时 间为天; 环境温度为至?拆模时间不少于天,养护时间天:环境温度为?拆模 时间至少天,养护时间为天就可以达到%的天的强度,天就可以投产 使用,因此加快了施工的进程,缩短了工期,提高了施工效率。 .酸混凝土国内外研究现状 耐酸混凝土主要是由水玻璃,硬化剂,耐酸粉料和粗细骨料配制而成的耐酸 材料。由于混凝土中所用的凝结剂是水玻璃所以也称为水玻璃耐酸混凝土。它 是通过水玻璃与硬化剂反映生成硅酸凝胶将粉料和粗细骨料聚集在一起而成所 产生的硬化。水玻璃材料的硬化过程普遍认为是硅酸胶凝从水玻璃中析出和聚 合的过程。硬化过程的化学反应式为口: . ? 。 ? ? ?.. 水玻璃耐酸混凝土具有良好的耐酸性能,能够耐大多数无机酸, 并具有良好 的耐热性能。能适应现代工业上一些有特殊要求且能承受恶劣环境条件的需要。 其次用高效减水剂配制的水玻璃耐酸混凝土一般具有早强的性能,便于混凝土 加快模板周转速度。一般用于高温环境中,主要在冶金,化工,石油,轻工业 等部门的防腐工程中应用,应用一般在有酸性介质腐蚀的烟囱,地坪,酸洗槽, 电解槽,各种贮酸罐,流槽,地沟等部位。还可以在有色冶炼的铜,锌电解槽 上的应用。 ..耐酸混凝土国内外研究情况 在我国主要是从上世纪五十年代开始研究耐酸混凝土,并在五十年代以后开 始大量的使用,在一些引进的防腐工程项目中采用了水玻璃耐酸胶泥砌筑砖板 衬里或用耐酸混凝土作槽罐内衬。耐酸粉料比较单一,主要是硅质耐酸粉料, 且国内也没有高模数水玻璃,对于耐酸混凝土的研究还相当的不成熟。 二十世纪五十年代后期,冶金系统将耐酸混凝土成功地用于有色 冶金工厂 的防腐工程。六十年代以后,随着高模数水玻璃的研制成功,辉绿岩粉及辉绿 岩铸石粉逐渐的取代石英质粉料。由于使用辉绿岩铸石粉具有更优良的性能, 逐渐在六十年代后期铸石粉逐渐取代了其他的耐酸粉料,并且使用耐酸混凝土 的范围逐渐扩大,使用的条件也越来越苛刻,并且对水玻璃原材料的技术要求, 配制工艺,施工工艺,及水玻璃混凝土的耐酸,耐水性和抗渗性进行了系统的 研究。如:原国家第八冶金建设公司建筑研究所,采用呋喃树脂改性耐酸混凝 土和硅质胶泥;冶金部建筑研究院研究了掺加糠醇,多羟醚化三聚氰胺等外加 剂的密实水玻璃耐酸混凝土;上海建筑科学研究所采用掺水溶性环氧树脂、木 钙等外加剂改性水玻璃混凝土等。 七十年代至八十年代期间,水玻璃耐酸混凝土逐渐有围护结构向承重结构 发展,从不陪筋的衬里结构向单一结构方向发展进行研究。但对于在使用状态 下,特别是在用温度的条件下使用,耐酸混凝土产生裂缝的问题,仍然没能找 到合适的解决方法,对于这方面的研究也很少。从八十年代后期以来,对于水 玻璃混凝土一这种特种混凝土的研究似乎很少,对于它的一些性能,如开裂性 就更少了。 国外首次对耐酸混凝土的研究始于年,德国人狄茨发现氟硅酸钠是 一种优良的水玻璃硬化剂,自此水玻璃耐酸胶泥作为粘结材料开始得到应用。 年原苏联把耐酸胶泥发展到耐酸混凝土并用于防腐工程。继此之后,对水 玻璃耐酸材料的硬化机理,以及硅酸凝胶在耐酸材料中存在的状态等进行了研 究。例如,采用有机酯类代替含有卤素的氟硅酸钠,或是采用一氧化铅、氟硅 酸钾与氟硅酸钠复合硬化剂以提高耐酸混凝土的技术性能。由于水玻璃耐酸混凝土受材料限制,它的抗渗性和抗裂性差。因此,起初研 究提高耐酸混凝土抗渗性及预防开裂的方法主要是掺加。如,有机乳液或是金 属矿渣,热塑性树脂粉末等材料。到六十年代,逐渐用有机外加剂, 如呋喃树 脂或单体、氨基醛水溶性低聚物等,可以大副提高水玻璃耐酸混凝土的抗渗性, 但对于减小收缩和开裂却效果不佳。此后,对于水玻璃开裂性的研究很少。 ..纤维对混凝土开裂的研究现状 为了解决混凝土易开裂问题,常常在混凝土中加入纤维,通过以往的应用发 现,纤维确实可以起到很好的防裂效果。 利用纤维提高混凝土的抗裂性的研究可以追溯到古代。最早的纤增强复合材 料如草筋粘土砖和纸筋灰。世纪年代以来,世界上许多工业发达国家关于 纤维混凝土的研究取得了明显的成就,其中包括:钢纤维混凝土、玻璃纤维混 凝土、聚丙烯纤维混凝土和碳纤维混凝土等。 邓东升哺研究了合成纤维对水工混凝土抗裂性能的影响,并认为掺入合成纤 维对减少水工混凝土的收缩开裂具有显著影响。至范围内纤维混凝土 的收缩率比基准混凝土低.%.%,龄期时的抗裂指标比基准混凝土提 高了%;而龄期时则提高了%。 高小建等【】,通过在混凝土中加入减缩剂和聚丙烯纤维,研究混凝土的早 期开裂,结果表明:加入减缩剂能显著地减轻混凝土早期开裂程度,掺聚丙烯 纤维使混凝土早期开裂宽度减小,却增加了裂缝数量和开裂面积;几种措施对 混凝土早期开裂的作用效果优劣次序为:减缩剂减缩剂聚丙烯纤维聚丙 烯纤维。 表.中列出了国家建筑材料测试中心对掺有体积率为.%的膜裂纤维的混 凝土与素混凝土.的干缩率对比,表明低掺率的聚丙烯纤维有助于适度减 少混凝土的干缩。 表.混凝土的干缩 凝 期 素混凝土 掺模裂纤维混凝土 . . . . . . . . 和试验结果表明:降低纤维直径并提高成型压力有利于聚丙烯 纤维增强水泥初裂强度的提高和增进裂后的性能;当纤维直径一定时,增加纤 维长度并相应提高纤维的长径比,无助于提高纤维水泥的初裂强度,但可显著 改善纤维水泥的裂后性能;在低掺率的条件下,纤维水泥的裂后性能有明显改 香。 中国纺织大学化纤研究所的郭海洋、刘建树【】做了改性聚丙烯纤维对混凝 土开裂的影响实验,结果表明纤维长度同样条件下纤维长度对抗裂性的影响有 一个峰值,纤维长度时是比较理想的。 此外,有研究表明,单一纤维的增强作用是有限的,而不同尺度和不同纤维 混杂增强,使其在水泥基材中不同结构和不同性能层次上逐级阻裂和强化,充 分发挥各纤维的尺度和性能效应,并在不同尺度和性能层次上相互激发,相互 补充、取偿补短,达到进一步提高阻裂和抗渗能力的目的。 混杂纤维增强复合材料的基本原理是使两种或多种纤维增强材料合理组合 加入某一基材中,产生一种既能发挥不同纤维优点,又能体现它 们的协同协应 的新型复合材料,可明显提高或改善原先单一纤维增强复 合材料的若干性能,并可降低其成本。 由于耐酸混凝土是一种特殊的混凝土,因此本文根据以往的研究经验,将纤 维应用于耐酸混凝土中。 .本文的研究目的及主要内容 本文的研究目的是:通过在耐酸混凝土中外掺乱向均布的纤维,从而研究纤 维的品种,掺量和长径比对耐酸混凝土抗裂性能的影响。通过实验的对比研究 选出最有利于耐酸混凝土抗裂的纤维的品种,掺量与长径比。通过与加减缩剂 的耐酸混凝土对比从而研究出最佳的提高耐酸混凝土抗裂性的方案从而解决耐 酸混凝土易开裂,脆性高,韧性低,抗渗性差,抗拉强度低等问题。同时还研 究这些因素在不同温度下对耐酸混凝土的力学性能和变形性能的影响,从而在 侧面反映出纤维对耐酸混凝土的抗裂性的影响。 本试验的思路是:首先通过研究材料组成的参数纤维的种类,掺量,长径 比对性能抗裂性,力学性能,变形性能的影响来研制纤维耐酸混凝土; 其次是采用在不同温度下对纤维耐酸混凝土的性能进行研究得出纤维对耐酸混 凝土抗裂性的影响。并结合减缩剂优化纤维耐酸混凝土。 本文研究的主要内容有: 研究纤维种类,掺量,长径比,对耐酸混凝土开裂性能的影响, 通过 耐酸混凝土的劈拉强度,脆性系数,来确定作用效果最佳的一种纤维。 研究纤维对耐酸混凝土的早期变形。 研究纤维掺量,在常温下对耐酸混凝土抗裂性能的影响包括抗拉强 度、脆性系数、弹强比、极限拉伸应变、韧性 研究在高温情况下,掺量,对耐酸混凝土抗裂性能的影响包括力学 性能、变形性能、韧性 研究复掺减缩剂和纤维对耐酸混凝土抗裂性的影响。 从微观方面探讨纤维对耐酸混凝土开裂性影响的原因。 第二章纤维对混凝土的改性作用 .纤维对耐酸混凝土的阻裂作用 前文提到混凝土是一种脆性材料,它的延伸率非常低,远远小于 纤维增强材 料,所以在拉力的作用下,混凝土一旦达到其极限延伸率时就发生开裂,从而 发生破坏。在混凝土中掺加纤维,主要是利用纤维的高延性,吸收混凝土开裂 时所释放的能量,并阻止混凝土中裂缝的产生和发展。 ..纤维对混凝土的影响因素 集中在混凝土关键 纤维的分布基本上可以分为三种:均匀分布, 性受力部位,均匀分布在混凝土中在某些部位是进行纤维加密。纤维的取 向可分为:一维定向,二为定向,二维乱向,三维乱向。在纤维增强混凝土中, 纤维的取向对荷载作用下纤维的利用率有很大影响,纤维的取向愈接近外力的 方向则纤维的利用效率愈高通常可以用纤维取向效率系数来表示。对 纤维增强水泥基复合材料中各种纤维的取向作了数理分析,并给出了公式。 : 本文主要针对纤维三维乱向分布的情况来研究。因此公式为【 铲‖伊 纤维的种类不同其力学性能的参数如抗拉强度,弹性模量与极限延伸率不同 混凝土的破坏模式也不相同。即混凝土破坏时,纤维是拉断或者由基材中拔出 又或是三者同时发生。同时由于纤维的弹性模量有很大的不同,这也决定可纤 维在混凝土中所承担的应力的份额的多少,纤维的弹性模量与混凝土的弹性模 量的比值/越大,受力时纤维的变形越小,通过纤维与混凝土界面的剪切 应力而传递给纤维的力的份额也越高。 众多的研究表明【【】【 ,纤维体积率大于临界体积率时,纤维混凝土 的抗拉强度才能高于基准混凝土的抗拉强度,从而提高混凝土的抗裂性,实现 材料的韧性。其中,乱向非连续纤维增强水泥基复合材料的纤维临界体积率 可按下试推导: /佣确仉唠舢“一哪 州’《一咖 ‖‘丽可‰ ,?一 其中: 仃:一水泥基材的抗拉强度 一纤维的弹性模量 一纤维长度系数 唠一纤维的抗拉强度 玑一纤维取向系数 占:一水泥基材的极限应变值 ,,/,为了使纤维被充分利用,其长度必须超过一定的临界值,尹,否则在纤 维增强水泥基复合材料受拉或受弯达到极限状态时,短纤维只限于由水泥基材 中拔出而不能拉断。纤维临界长度与纤维直径之比称为纤维临界长径比,长径 比的不同则会影响纤维的破坏形式,当/:?‘/时纤维由水泥基材中拔出, 当,/,.,/,时,只有基材的微裂缝发生在纤维的中央时纤维才能拉断,否 则纤维短的一方从基材中拔出,当:/,,/时,纤维被拉断。纤维的临界 长度可有以下公式推得【】: ? 翮,譬号纠 ? 弘警 式中: 办一纤维的直径 一纤维与水泥基材的平均黏结强度 唠一纤维的抗拉强度 ..纤维在混凝土中的阻裂作用 本文是使纤维以三维乱向均匀分散于混凝土中,纤维由于其高抗拉强度,高 韧性的特点从而抑制和制止了混凝土中裂缝的发生与发展。增大了混凝土的韧 性,提高了混凝土的抗拉强度和抗裂性能,使混凝土有原来的单缝脆性破坏转 变为多缝韧性破坏。图.则表明了这种阻裂的作用是素混凝土受力时所 产生的拉应力,当素混凝土的拉应力达到混凝土的抗拉强度时出现大裂缝 而断开,应力因而消失,纤维混凝土因受力而产生的拉应力,纤维混 凝土中的拉应力达到混凝土抗拉强度时出现大裂缝,但因纤维的阻裂作用使裂 缝难于扩大,横跨裂缝的纤维又将拉应力传递至纤维混凝土未开裂的部位,因 而出现新的细裂缝,最终在纤维混凝土中存在多处细裂缝,但纤 维混凝土并未 发生断开。由此可见,当纤维混凝土因限制收缩而产生拉应力时,大量纤维的 存在使应力被分散,不致发生应力集中现象。 黏童 图.纤维的阻裂作用 在耐酸混凝土中掺入纤维,由于表层材料中存在纤维,一方面使其失水面积 有所减少,水分迁移较为困难,从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所 减少:另一方面,低弹性模量的聚丙烯纤维相对于塑性浆体成为了高弹性模 量材料,依靠纤维材料与胶凝材料之间的界面吸附黏结力,机械铆合力等,增 加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度,从而使失水收缩产生的应力小于材料塑性 抗拉强度,材料表面的开裂状况得以减轻,甚至消失。另外,由于纤维以单位 体积内较大的数量均匀分布于混凝土内部,故裂缝在发展的过程中必然遭遇纤 维的阻挡,消耗了能量,难以进一步发展,从而降低了混凝土的脆性,提高了 混凝土的抗裂性能。以下我门用图.来说明纤维在耐酸混凝土中的阻裂机理。 是纤维达到其抗拉强度极限值而拉断,使混凝土的抗拉强度得以显著提高 是纤维由基体中拔出有利于提高符合材料的韧性是纤维跨越裂缝, 承受拉力,随基材开裂,复合材料仍有一定的承载能力和较高的延性是纤 维与基材之间发生脱黏是纤维制止了大裂缝的延伸,在混凝土中产生若干 条细裂缝,即所谓的多点开裂 基材多点开裂 肟霹?、一?、 、’、~ ? 裂/ ?,,一 缝 一\ ????? ?/蓁 图.纤维的阻裂机理 .纤维混凝土抗裂作用机理分析 .. 在阐明纤维增强复合材料中的增韧机理时认为,这种复合材料在 基体出现第一条裂缝后,如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一条裂缝时的荷载, 则它能承受更大的荷载。在裂开的截面上,基体不能抵抗任何拉伸,而纤维承 担着这个复合材料上的全部荷载。随着复合材料上荷载的增大,纤维将通过粘 结应力把附加的应力传递给基体。如果这些粘结应力不超过粘结强度,基体就 会出现更多的裂缝。这种裂缝增多的过程将继续下去,直至或是纤维断掉或是 粘结强度失效而导致纤维被拔出。有关纤维改善混凝土抗裂性能的作用机理, 目前有以下几种解释。 ..纤维间距理论 这~理论由美国的. 和年提出【 。,根据线弹 性断裂力学来说明纤维对混凝土裂缝发生和发展的约束作用。纤维间距理论认 为混凝土内部存在固有缺陷,如要提高强度,必须尽可能减小缺陷程度,提高 韧性,降低混凝土体内裂缝端部的应力集中系数。纤维阻裂理论 首先假设纤维 混凝土块体当中有许多细钢丝沿着拉应力作用方向按棋盘状均匀分布,细钢丝 的平均中心间距为某一定值。由于拉应力作用,水泥基体中凸透镜形状的裂 缝端部产生应力集中系数,当裂缝扩展到基体界面时,在界面上会产生对裂 缝起约束作用的剪应力并使裂缝趋于闭合。此时在裂缝顶端即会有与相反的 另一应力集中系数关于纤维间距理论或者纤维阻裂理论的通俗解说,是当纤 维均匀分布在混凝土块之中时可以起到阻挡块体中微裂缝发展的作用。假定混 凝土块体内部存在有发生微裂缝的倾向,当任何一条微裂缝发生,并且可能向 任何方向发展时,这条裂缝在最远不超过纤维混凝土块体内纤维平均中心距离 的路程之内就会,于是总的应力集中系数就下降为?。 遇到横亘在它前面的一条纤维。由于这些纤维的存在,使微裂缝发展受阻, 只能在混凝土块体内部形成类似于无害孔洞的封闭的空腔或者非常细小的孔。 这就从理论上说明了纤维增强混凝土的机理。就纤维增强混凝土而言,纤 维平均间距始终是对线性材料性能起决定作用的一个极为重要的因素。纤维平 均间距决定着混凝土在搅拌时的流变性,而且在某种程度上也影响着成型后混 凝土的各种性能。 纤维平均间距是一个纯粹的几何概念,因而只需考虑任意截面上纤维通过 的数量,即可按照数理统计的方法来确定纤维的平均间距。对三维乱向圆柱形 纤维增强材料,推导出的纤维平均间距公式为: ./ 式中: 一某一截面的平均间距; 一纤维直径; 一单位体积内的纤维体积。 纤维增强混凝土的抗拉强度为: /. . 式中: 。。一纤维增强混凝土的抗拉强度; 。一基体混凝土的抗拉强度; 一试验常数。..复合材料理论 这一原理的出发点是将纤维增强混凝土看作为纤维增强的复合 材料,假定 混凝土基体和纤维处于完全粘结的条件下,并且在混凝土基体和 纤维连续构成 的复合体上,柱状纤维是一维单向配制于基体中的。该复合体的 强度是由纤维 与基体的体积比和应力所共同决定的,复合材料抗拉强度公式: , 式中: 。一含义同上 一纤维体积 一集体体积 由于 因此 ? 由混凝土集体与纤维充分粘结条件: 或 / 设 /则有: 】 ? ..三维乱向短纤维的增强机理 以上两种传统的纤维增强机理的力学模型均是单向连续纤维模型,属于理 想化情况。实际上,短切乱向纤维在基体中是三维分布的,由于纤维的“短切” 和乱向关系,就不如单向连续纤维那样能充分发挥增强作用。 在用三维乱向短纤维的增强机理分析时,考虑了纤维与混凝土二者相互作 用的复杂情况,采用几个相关系数方向有效因子、界面粘结因子、长度有效 因子使结论更符合实际情况。 实践证明,纤维间距理论与合成间距理论对合成纤维混凝土的塑性阻裂机 理的解释比较适用。在混凝土未硬化前,纤维起到了微裂的效应。单位体积混 凝土中纤维与混凝土边界相互作用以及纤维尺寸、纤维分散性、纤维分布方向 等因素的影响,这些因素均与纤维增强混凝土的微观结构有关,本文还将就此 做进一步研究。 .本章小结 本章首先介绍了纤维在混凝土中的阻裂作用,并阐述了纤维阻裂作用的机 理。接着阐述了目前关于纤维改善混凝土的几种理论解释,从不同方面,不同 出发点解释了纤维阻裂的原理。第三章原材料及实验方案 .原材料 耐酸粉料 由于铸石粉的耐酸性好,收缩率低因此本试验选用的是由南京辉绿岩铸石 有限公司生产的规格为.的铸石粉作为耐酸粉料。它的化学组成成分及 耐酸度见表.。 表.化学组成成分及耐酸度 细骨料: 试验所用的细骨料是颗粒直径为...的石英石砂子。 粗骨料: 为和的两种石英石碎石。 纤维: 本试验采用了两种纤维,聚丙烯纤维和高强高弹聚乙烯醇纤维。 其物理力学性能见表.,.。 表.聚丙烯纤维物理力学性能 表.高强高弹聚乙烯醇纤维物理力学性能 减缩剂 型减缩剂,建议掺量为%,其性质见表.。 表.减缩剂的性能 外观 无色透明液体 『 .一. %水溶液 比重? .~. 粘度 ~厘泊 溶解性 溶于水 ,? 凝固点 硬化剂 本文采用的硬化剂是:云南玉溪市氟硅酸钠厂生产的氟硅酸钠。 其含量 %。 分散剂: 自配改性水玻璃分散剂。 水玻璃 密度为. 模数为.?.。 / ?./ .试验方案设计 ..试验方案设计 本次试验,我们首先选用了五种纤维:聚丙烯长纤维、聚丙烯短纤维、聚 丙烯长短混合纤维、高强高弹纤维、聚丙烯短纤维和聚乙烯醇混合纤维研 究纤维对耐酸混凝土抗裂性能的影响。对这五个系列的耐酸混凝土分别进行抗 拉强度实验和抗压强度实验分别测量其抗拉强度和脆性系数。由于抗拉强度, 和脆性系数是最能直观的反映混凝土的开裂性能,因此本文将以这两个指标来 判断纤维种类对耐酸混凝土开裂性的影响。并从中选取效果最好的一种。然后, 对掺这种纤维的混凝土进行一系列抗裂性能的实验并与掺加减缩剂的耐酸混凝 土相比较。 混凝土由于早期的膨胀收缩而引起的裂缝是混凝土原生裂缝形成的主要 原因,所以在本文中首先对纤维耐酸混凝土的早期收缩和干缩做了实验研究。 此外,除了混凝土的原生裂缝外在混凝土构件的使用过程中由于 混凝土受到较 大的应力应变也会引起裂缝,所以本文选取了一系列的开裂指标和抗弯韧性来 评价纤维耐酸混凝土抗裂性能。由于本文所研究的是耐酸混凝土,它不同于一 般的混凝土,其主要是在高温的环境下工作,因此在这里就不得不考虑温度的 因素,所以本文也研究了在高温条件下纤维耐酸混凝土的强度,变形及抗弯韧 性等特点来分析耐酸混凝土的抗裂性能。结合纤维自身的局限性本文还掺入了 减缩剂,并与掺纤维的耐酸混凝土相比较,从而研究出一种最佳的抗裂方法。 此外,本文还从微观角度对纤维耐酸混凝土抗裂性进行分析。微观分析主 要是通过电子扫描电镜来分析耐酸混凝土的抗裂性。实验方案如表.和表.表.试验方案设计一 性能 研究性能 早期开裂 混凝早期收缩和后期干缩 开裂指标 抗拉强度,脆性系数,弹强比,极限拉伸值 抗弯韧性 弯拉韧性研究 温度应变 温度应变,线膨胀系数 微观分析 混凝土微观结构扫描电镜 聚丙烯短纤维 质量 . . . . /.. . . . . 聚丙烯短纤维 质量/ . . . . . 聚丙烯长短混合纤维 质量/. . . . . 聚乙烯醇纤维 质量/. . ‘. . . 聚丙烯和聚乙烯醇混合 质量/ 纤维温 度 温度 。 ? ? 减缩剂 质量/ ./ ..试验配合比 具体配比如表.。通过改变纤维的种类和掺量来考虑纤维对耐酸 混凝土 抗裂性的影响,由于纤维掺量的增加势必会降低混凝土的塌落度, 因此加入减 水剂以保持混凝土的塌落度。 根据实验得出,聚丙烯长短混合纤维系列的抗裂性能明显优于其他 系列的混凝土,因此本文的其他实验将以系列的耐酸混凝土为基础进行实 验。实验中,由于纤维本身的局限性,文中最后在耐酸混凝土中加入了减缩剂 并与纤维耐酸混凝土进行对比,从宏观方面和微观的角度分析纤维和减缩剂对 耐酸混凝土开裂性影响的机理,从而取长补短,对纤维耐酸混凝土进行改良并 得出最佳的解决方案,具体配比见表.。 表.纤维耐酸混凝土的配比/ 编号 铸石粉 氟硅酸 水玻璃 石英砂 细骨料 粗骨料 减水剂 纤维 钠.. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 表.耐酸混凝土的配比/ 编号 铸石 氟硅 水玻 石英 细骨 粗骨 减水 减缩 纤维 粉 酸钠 璃 砂 料 料 剂 剂. .. . . . ..纤维耐酸混凝土试件的制备 纤维混凝土的所有力学性能都与纤维在此混凝土中的分散性密切相关。如果 纤维不能均匀分散在混凝土中,混凝土的最终强度会下降许多,纤维在混凝土 中不能真正起到抗裂性的作用,相反,混凝土的抗裂性、抗渗透性、抗冻性、 抗冲击性降低。因此,纤维一个重要问题是分散性问题。所以在本试验中应注 意纤维的分散问题,尽量是纤维分散开来。 纤维耐酸混凝土拌制的各个环节均需保证纤维在基体中均匀分布,以确保 耐酸混凝土的质量。因此,纤维混凝土应使用机械搅拌机搅拌时应尽可能防止 纤维折断,结团。鉴于纤维的特殊性,本试验中所有纤维耐酸混凝土的搅拌遵 从如下顺序: 将耐酸粉料和硬化剂倒入.砂浆搅拌机中搅拌分钟制 成耐酸混凝土粉即铸石粉和氟硅酸钠的混合粉料,然后将耐酸混凝土粉倒 出放好先在粗骨料中分散粗纤维并用型强制式单卧轴混凝土搅拌机 搅拌然后再将细砂和拌制好的耐酸混凝土粉添入其中并搅。 将 细小的纤维倒入水玻璃当中,用.砂浆搅拌机搅拌直至纤维完全分散于水 玻璃当中为止,时间大约是。再加入减水剂并搅拌带成水玻璃溶液。 将水玻璃溶液倒入预先拌好的骨料当中并搅拌.。为保证搅拌均匀,搅拌 通常分两次,并且纤维耐酸混凝土的搅拌时间应比普通混凝土拌和时间延长 左右。纤维耐酸混凝土的养护,应是将纤维耐酸混凝土放入相对湿度为 %,温度为?养护室中进行养护。 纤维耐酸混凝土的制备包括耐酸混凝土粉的制备,水玻璃溶液的制备和纤 维耐酸混凝土的搅拌和浇铸。根据要求选择合适的粗骨料,砂子,耐酸粉料等, 计算出合适的配合比,确定各原料的掺量。 如果是纤维耐酸混凝土则按上述所说的搅拌方法进行搅拌并养护,如果是 耐酸混凝土则其中不加纤维,具体步骤和搅拌方法与纤维耐酸混凝土相同。将 纤维耐酸混凝土装入试模中进行振捣,振捣时间一般为.分钟,分两次振捣, 其间并用铲刀在试模四周将其捣实。具体纤维耐酸混凝土的制备流程可见图. 图.纤维耐酸混凝土制备工艺流程 所有的试件制作完成后在相对湿度%,温度为?的.型 电热恒温鼓风干燥箱中进行养护天后进行试验。 .试验方法 ..早期收缩试验 耐酸混凝土试件的尺寸为 ,总共有六组混凝土试 块,分别是含聚丙烯纤维为/,./,./, ./,含减缩剂为. /,复含纤维减缩剂。 /. /。在混凝土试模内底衬有一层薄塑料薄膜,并且薄膜内层涂有一 层润滑油。测试仪器示意图如图.所示。并且试件于后拆除薄膜。 图.收缩测定仪示意图 收缩试验在试验前三天试件密封以防止试件表面的水分蒸发从初凝开始测 量耐酸混凝土的收缩情况,时后将薄膜去掉,重新测基长,在特定的龄期 测定耐酸混凝土的收缩应变。混凝土的总收缩由三天前的收缩和三天后的收缩 两部分组成。试验步骤如下: 将试模擦净并刷油,再在试模内侧贴一层塑料薄膜,并且在塑料 薄膜上 刷一层润滑油。 将混凝土装入试模,并装上金属探头,振捣,抹平后用塑料薄膜密封防 止水分蒸发。 将耐酸混凝土试件放入相对湿度%的恒温温箱?中养护, 后拆模,但不拆薄膜。将试件装在改造的干缩应变仪上并装上千分表。 开始记录千分表的读数,在拆模后前一天时间段内每隔记录一次,后 两天每隔一次。在时拆除剥模并重新安装,立即测基长,放在相对湿度 %的恒温温箱?中养护,在 ,,,,,,,, ,时记录读数。 ..抗压试验、劈裂试验 耐酸混凝土的韧性系数试验包括立方体抗压试验、劈裂抗拉试验,试验方 法依据水工混凝土试验/.进行。 × × 试验用试件尺寸采用××和 试件。每种配合比制作个试块。 实验采用.型电热恒温鼓风干燥箱,.最大量程屯 液压式压力试验机和.型最大量程吨液压式压力试验机测试混凝土 的抗压强度和劈拉强度。 如果是测高温抗压强度和劈拉强度则一律是将试件放入岛津仪中进行。 ..轴心抗压、弹性模量试验 试验试件尺寸采用××试件。每种配合比各制作块试 件。制作完成后在相对湿度%,温度为?的烘箱中进行养护天后进行试 验。其中轴心抗压试验方法依据水工混凝土试验/.进行。 弹性模量试验: 将制备好的混凝土试块分别在其三个面上用砂纸将其打平并用丙酮洗 净吹干,然后在表面上摸一层环氧树脂胶水进行打底并吹干放入恒温箱恒温。 分钟后将试块取出,每面贴一个应变片并再次放入恒温箱中恒温 分钟。 取出连接到.静态电阻应变仪,待其冷却后放入岛津仪下进行轴 心加压,加压的温度环境分别为?、?、 ?。开动压力机缓慢施加压力 进行试压,加荷速度/,最大预压应力为试件轴心抗压强度的%。反 复预压.次直至相邻两次变形值之差不超过.为止,再以%的轴 心抗压强度以和预压相同的速度进行加压。 以三个试件测值的平均作为该组试件弹性模量试验结果值,三个值当 中最大值或最小间值%时,该试验重做。值之一与中间值之差超过中间值% 时,取中间值; 最大值和最小值之与中间值之差超过中。 ..极限拉伸应变 试验试件尺寸采用××试件。每种配合比各制作块试 件。用应变仪测定拉伸应变。 将制备好的混凝土试块在其中一个平面上用砂纸将其打平并用丙酮洗净吹 干,然后在表面上摸一层环氧树脂胶水进行打底并吹干放入恒温箱恒温钟, 取出,并在这个面上平行的贴两个应变片并再次放入恒温箱中恒温分钟取出 连接到.静态电阻应变仪。待试块冷却后将试块放岛津仪中进行用四点弯 曲法进行试验,加压的温度环境分别为?、?、?。四点弯曲试验参 照“水工混凝土试验/.进行。 ..抗弯韧性 与极限拉伸应变同 ..热膨胀变形 本试验采用自行研究的方法。试验所采用的试块为××的 试块,待试件成型养护后。 将制备好的混凝土试块分别在其三个面上用砂纸将其打平并用丙酮洗净吹 干,然后在表面上摸一层环氧树脂胶水进行打底并吹干放入恒温箱恒温 分钟后将试块取出,每面贴一个应变片并再次放入恒温箱中恒温分钟 取出连接到.静态电阻应变仪,待其冷却后将试块一起放入电热恒 温鼓风干燥箱中 将一个基准耐酸混凝土试块贴上应变片并装入一个小铁盒子中,然后放进 恒温水浴中恒温水浴中的温度为 ,是冰水混合物,最后将试块连接到 .静态电阻应变仪上进行温度补偿。其测量的装置如图.。 ?测一次,一直测到?,再 由?开始测其应变,逐渐升温每隔 由?逐渐降温,一直到?。经过试验证明,大概经过小时每次的应变 达到恒定,以确保混凝土完全升温即内部的温度恒定。所以每隔 小时测量 一次。 图.测混凝土热膨胀变形装置 试验的计算方法为计算线膨胀系数: / 一是混凝土试件的应变值 ?一试验终止温度与初始温度之差? ~混凝土线膨胀系数,’/。第四章耐酸混凝土的收缩性能试验研究 引起硬化混凝土开裂的各种原因,和’】做了简单的综述, 认为早期开裂通常由于冷却和干燥时产生的收缩应变所引起。当刚开始硬化的 混凝土暴露在环境中一定的温度、湿度条件下,它要产生温度收缩、干燥收缩 包括自收缩。其中哪种收缩为主取决于环境的温度、湿度、构件尺寸、混 凝土的温度、混凝土所用原材料特性及拌和物的配合比。收缩是引起混凝土开 裂的最主要原因,是材料开裂的导火线,而其它对混凝土开裂趋势有影响的因 素也不能被忽视,如混凝土的徐变、弹性模量、抗拉强度以及断裂韧性等。如 果混凝土只进行自由收缩,此时只有收缩变形厂产生,不会在混凝土内部引 起内应力,然而如果混凝土在约束条件下进行限制收缩,则此时会在混凝土的 内部产生拉应力。假设此时的收缩变形为,约束度为,则此时混凝土内 部产生的内应力值仉,为: ? ?厂?×疋×?厂×疋 式中: 矾一混凝土内部的弹性拉应力; 厂一混凝土的自由收缩应变; 一混凝土收缩受限应变; 一混凝土的弹性模量; 一混凝土的约束度。 由于混凝土为非完全弹性体,因此其内应力可由于徐变而得以缓解,若应力松 弛系数为,则实际内应力‖,为: 一×?厂××? 式中:辟一混凝土的有效弹性模量