高温后陶瓷纤维增强混凝土超声检测试验研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 6期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 201 3 No 6 J u n e 温后晌Ir a j , 皿 口 瓷纤维增强混凝土超声检测试验研究 邓文博 , 迟维胜 , 徐桑振 ,一 , 杨炳会 。 ( 1 空军工 程大 学机场 建筑 工程 系 , 西 安 7 1 0 0 3 8; 2 中 国人 民解放 军 9 4 7 5 0部 队 , 连城 3 6 6 2 0 0 ; 3 兰空后 勤部 机场 营房 处 , 西 安 7 1 0 0 0 0 ) 摘 要 : 研 究 了高温作用以及不 同冷却方式对 陶瓷
2、纤维增 强混凝 土( c e r a m i c fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e , CF RC) 力 学性 能及超 声传 导特征的影响 。试验结果表明 , 随着温度 的升 高, C F RC性 能不断劣化 , 抗压强度、 超声波波速 总体 呈下降趋 势; 4 0 0之前 , 其劣化程度较 小, 且抗压 强度在 4 0 0 时有所回升 , 4 0 0之后 , 劣化速率 明显增 大 , 结构 性能急剧 下降; 同 自然冷却情况相比 , 喷水冷却后 C F RC各项性能指标 下降更为严重 ; 超 声波波速与剩余抗压 强度 服 从一定的函数
3、关 系 根 据试 验结果给 出了其 函数表达式 。 关键词 : 高温作 用: 混凝土 ; 超声波 ; 检测 Ab s t r a c t :T h e e ff e c t s o f h i g h t e mp e r a t u r e a n d d i f f e r e n t c o o l i n g mo d e s o f t h e me c h a n i c a l s t r e n g t h a n d u l t r a s o n i c p r o p e r t i e s o f c e r a mi c fi b e r r e i n f o r
4、c e d c o n c r e t e( C F R C ) a l e r e s e a r c h e d e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t the p r o p e rt i e s o f C F R C a r e d e t e ri o r a t e d a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 1 o n g i t u d i n a l wa v e v e l o c i t y d e c r e a s e Wi t h the ri s i n g o f
5、 t e mp e r a t u r e 1 l e d e g r e e o f d e t e ri o r a t i o n o f C F RC i s r e l a t i v e l y l o we r b e f o r e 4 0 0。 a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth i n c r e a s e s a t 4 0 0 o C, h o w e v e r , t h e r a t e o f d e t e ri o r a t i o n a n d t h e s t r u c t u r e
6、 p r o p e r t i e s o f CF RC s h a r p l y d e c r e a s e a b o v e 4 0 0 o CT h p rop e rt i e s o f s p e c i me n s c o o l e d b y s p r a y i n g wa t e r a r e wo r s e tha n t h a t c o o l e d n a t u r all y An d b a s e d o n t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m the t e x t , t h
7、 e f u n c t i o n al r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e me c h a n i c al s t r e n gth a n d u l t r a s o n i c p r o p e rt i e s i s e s t a b l i s h e d b y me a n s o f d a t a fi t t i n g a n d e qu a t i o n de r i v a t i o n Ke y w o r d s : H i g h t e mp e r a t u r e ; C o n
8、c r e t e ; U l t r a s o n i c ; D e t e c t i o n 中图分类号 : T U 5 2 8 5 7 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6 4 0 0 3 0前 言 随着经济的发展和城市化进程的加快 , 现代建 筑朝着高层化 、 大跨度化发展 , 高强度、 高性能混凝 土得 到广泛应用 , 但高强 、 高性能混凝土存在脆性 大、 耐火性能差等缺点 。因此 , 对高性能混凝土高 温后 性 能 的研 究具 有 现实 意义 f2 1 。 陶瓷 纤 维作 为 一 种 纤维 状 轻质 耐 火材
9、料 具 有重 量 轻 、 耐 高温 、 热稳 定性好 、 抗拉强度高等优异性能p , 目前 已在机械 、 冶 金 、 化 工 等众 多 领 域 中得 到 应 用 , 具有 广 阔 的发 展前景 , 是未来超高层建筑结构的理想材料 。 本试 验在制备基体强度为 C 5 0的陶瓷纤 维增 强混凝土( c e r a mi c fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e , C F R C) 基 础 上 。 通 过 超 声 波 检 测 和抗 压 强度 试 验 , 研 究 了 高温后 C F R C的剩余强度 , 分析 了不同温度 、 不 同冷却方式下抗压
10、强度 、 超声波波速变化规律 并给 出了 C F RC剩余抗压强度与超声波波速之 间函数表达式 ,可为 C F R C构件和结构火灾后 评估及抗高温设计提供一定的参考依据 。 1 原 材料及 试 验流程 1 1 原 材料 及配 合 比 P 0 4 2 5 R级水泥 ; I级粉煤灰 ; 西安产微 4 0 硅 粉 , 平 均粒 径 为 0 1 0 1 5 1 x m, 比表 面 积 1 5 2 7 m2 g , S i O 含 量 9 2 ;泾 阳县产 石灰 岩碎 石(- l O mm, 1 5 ; 1 0 2 0 mm, 8 5 ) ; 灞 河 中砂 , 细 度 模 数 为 2 8 ; 广州某公
11、 司产 F D N高效减水剂 , 减水率 2 0 : N e x t e l 6 1 0陶瓷纤维 , 其物理 、 力学性能指标见表 1 。 表 2为 基 体 强 度 为 C 5 0的 陶瓷 纤 维 增 强 混 凝 土 配合 比 纤 维体积 掺 量 0 3 。 1 2 试验设备与流程 采 用 圆柱 形试 件 , 几 何 尺 寸为 0 9 5 m mx 5 0 mm。 将 C F R C拌合物搅拌均匀后装入圆柱体试模成型 , 硬化后拆模 , 在 ( 2 0 2 ) 、 相对湿度 9 5 的条件下 标准养护 2 8 d后取出 , 进行切割 、 水磨加工 , 以保证 试 件 的平 面度 、光 洁 度及
12、 垂 直度 在 标 准 范 围之 内 。 表 1 陶瓷纤维物理力学性能指标 水 泥 水 砂 碎石 F D N粉煤灰微硅粉陶瓷纤维 3 71 1 8 0 6 72 1 00 8 5 9 9 25 1 1 6 4 高 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邓文博 , 迟维胜, 徐桑振 , 等 高温后陶瓷纤维增强混凝土超声检测试验研究 试验 采用 R X 3 2 0 1 2型箱式 电阻炉 。 设 计 最高 温度 为 1 2 0 0 ( 2 , 设 定升温速率为 1 0 C mi n 。设计 5个加 热 温 度 等 级 ,分 别 为 2 0 0 C、 4 0 0 C、 6 0
13、 0 C、 8 0 0 C和 1 0 0 0 C, 采用 自然冷却( Z L ) 和浇水冷却( P L, 喷淋 2 0 m i n ) 二种不 同的冷却方式 , 冷却静置时间均为 1 d 。 每组工况下 3个试件 , 试验结果取平均值。试验时 , 加热至指定温度后在箱 内恒温2 h 以确保 内部受热 均匀。超声波检测设备采用R S M S Y 5 N智能型声波 仪 , 换能器激振主频 5 0 k Hz , 采样间隔取 0 2 1 x s , 脉宽 2 0 lx s , 数据记录点 2 k 。测试时将探头分别置于试件 两端 的 中心轴 上 进行 对 测 , 探 头 与试 件 表 面采 用 黄 油
14、耦合 。静压试验采用 H Y Y型电液伺服材料试验 系统 , 加载速率控制在0 5 MP a s , 具体试验流程为 : 试件 一 超声波检测 一 一 高温加热 冷却 超 声波检测 一 抗压强度试验。 2试验 结果 与分 析 2 1 高 温作 用对 C F R C抗 压强 度 的影响 经高温作用后 的残余抗压强度 厂 是表征混凝 土高温损伤特性最重要、 最基础 的的一项指标【7 。图 1 为不同温度下 C F R C的相对抗压强度 ( 残余抗压 强度 厂 同常温时抗压强度 厂 的比值 ) , 由图 1 可 以 看 出 高 温后C F R C的抗 压 强度 均 出现不 同程度 的 下降,且浇水冷
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