温度对C50纤维混凝土力学性能的影响.pdf
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1、第 3 3卷第 6期 2 0 1 2年 1 2月 华北水利水 电学院学报 J o u r n a l o f No r t h Ch i n a I n s t i t u t e o f W a t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o we r Vo 1 33 No 6 De c 2 01 2 文章编号 : 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 1 0一 O 4 温度对 C 5 0纤维 混凝 土力学性能的影响 王 艳 , 庞 二波 ,张恒春 , 杨 龙 ,岳健 男 ( 中建
2、商 品混凝土有 限公 司, 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ) 摘要 : 结合武汉市某工程大体积混凝 土实测 温度 , 试 验研 究了高 温高碱环 境对纤 维 自身力 学性 能的影 响 , 及不同养护温度下混凝土的力学性能发展趋势 试验结果表 明 : 聚丙烯纤 维在 1 0 浓度 的 N a O H溶 液中浸泡 2 4 h且经历室温一6 5一 室温循 环 , 纤维 自身力学性能下降约 1 0 ; 处理后 的纤维掺人混凝土 中对标准养护 的试块强度无不 良影响 ; 不 同养护 温度 下纤 维混 凝土力学 性能发展趋 势差异 明显 , 6 5养 护 1 d龄期的轴心 抗压强度 、 弹性模量 、
3、 劈裂抗拉强度可达标准养护 2 8 d龄期 相应参数 的 9 7 , 7 4 , 7 4 , 4 d 龄期轴心抗压强 度 、 劈裂抗拉强度有一定增长趋势 因此 , 大体积混凝 土实体结 构强 度评 定需 考虑水化温度作用的影响 关键词 : 监 测曲线 ; 高温高碱 ; 聚丙烯纤 维 ; 水化温度 ; 力学性 能 大体积混凝土浇筑成型后 , 水泥水化产生大量 热能引起混凝土温度升高 , 由于混凝土 的传热性能 低 , 聚集 在混凝 土 内 的热 能不 易扩 散 , 相 对形 成外 冷 内热 的一个温 度梯 度 随着水 泥水 化 的进行 , 混凝 土 温度逐渐升高, 体积膨胀 , 一般为 35 d
4、内部温度 达到峰值 随后混凝土内部热量逐步向外扩散 , 温度 逐渐降低 工程实践表 明, 水泥水化 热引起的温 度升高值一般在 1 5 3 0 , 有些情况下甚至可能达 到 5 06 0 高强度混凝土由于水化热产生的高温对于混凝 土强度发展有很大的影 响 有资料报导E 3 3 , 由于水 化热 的影 响 , 1 d龄 期 的小 试 件 强 度 可 比实 际 大 尺 寸构 件 中 的强 度低 5 0 , 而 2 8 d龄 期 的小试 件强度 则可 比实际构件强度 高 3 0 因此 , 结合武汉某 大 体积纤维混凝土墙体工程温度 实测 曲线 , 开展聚丙 烯纤维耐高温高碱试验 , 并在此基础上试验
5、不 同温 度作用对纤维混凝 土的力学性 能影 响, 为大体积纤 维混凝土实体结构的力学性能评定打下基础 1 配合比及温度监测曲线 1 1 配合 比 原材料中粉料体系为 : P 0 4 2 5普通硅 酸盐 水泥 ; I I 级粉煤灰, 细度 1 4 , 烧失量 6 , 需水量比 9 8 ; S 9 5 矿粉 , 比表面积 4 1 0 m k g , 密度 2 7 8 k g m , 2 8 d活性指数 9 8 ; 细集 料为 : 细度模数 为 2 6 2 8的中粗河砂 ;粗集料为 5 03 1 5 m m连续级 配石灰岩碎石 夕 加剂为聚羧酸高效减水剂 , 固含量 1 0 , 减水率 l 8 ;
6、 自来水 ; 聚丙烯纤维 设计 c 5 o ( 6 o d强度评定) 纤维混凝土为泵送施工 配合比, 试验坍落度 1 8 0 2 2 0 m m, 扩展度5 0 0 m m 由大量试验确定其配合 比见表 1 表 1 C 5 0纤维混凝土配合比 k g m 1 2温 度监测 曲线 以 C 5 0纤 维 混 凝 土 应 用 工 程 武 汉 市 协 和 医院肿瘤 中心 医用直线加 速器 机房超厚墙体 为依 托 , 进行 了混凝土墙体温度监测 , 考察大体积墙体混 凝土温升规律, 并 以实测温度为媒介 , 模拟实测温度 对 C 5 0大体积纤维混凝 土力学性能的影 响 5 一9 监测点温度实测曲线如图
7、 1所示 实测曲线包含 1 m9 监测点 , 由于监测点较多 , 仅提取 5 一9 监测点实测 曲线 5 一9 监测点 为混 凝土墙体较厚部位 , 图 1中所示监测点均位于墙体 宽度( 厚度 ) 和高度的中心部位 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 9 2 5 作者简介 : 王艳 ( 1 9 7 0 一 ) , 女 , 四川成 都人 , 工程师 , 主要从事 混凝 土质量管控与科技管理方面的研究 第 3 3卷第 6期 王艳 , 等 : 温度对 C 5 0纤维混凝土力学性 能的影响 时间m 图 1 5 一9 监测点温度实测 曲线 由图 1可见 , 本次监测区域中, 温度监测最高点 为 8 测点
8、, 自混凝土浇筑开始约 3 d龄期达到温度 最高值 , 约为 6 4, 由胶凝材料水化放热引起 的最 大温 升 约为 4 1 ; 5个 监 测点 的实测 温 度最 高值 处 于 5 0 6 5范 围 内 2 试验 2 1 试验 内容 根据温度监测 结果 , 模拟大体积混凝土 的内部 温度和龄期 的共 同作用 , 设计试验内容 : 对聚丙烯 纤维进行高温高碱处理 , 将处理后 的纤维与未处理 的纤维进行力学性能检测 , 对 比处理前后聚丙烯纤 维 自身力学性能差异 ; 对纤维进行高温高碱浸泡 处理 , 分别将处理与未处理的纤维依据表 3配合 比 掺人混凝土 中, 在标准养护下 , 对 比处理前后
9、纤维的 掺人对混凝 土轴心抗压强度 和劈裂抗拉 强度 的影 响 ; 对 配制 的 C 5 0纤维 混凝土 分别 进行标 准养 护 、 3 5 、 5 0 o 【 = 和 6 5 湿热 养 护 , 模 拟不 同温 度下 随 养护龄期 的增长 , 与标准养护下的力学性 能发展规 律 的差异 , 判断温度与龄期对 C 5 0纤维混凝土力学 性 能 的影 响 2 2试验 方 法 取一份聚丙烯纤维在室温下浸泡于质量分数为 1 0 的 N a O H( 2 5 mo l L ) 溶液 中, 浸泡时长 2 4 h , 然 后将 盛放 有 N a O H 溶 液 ( 包 括 浸 泡 的纤 维 ) 的 容 器密
10、封置于烘箱 中, 调整温度从室温缓慢稳步升至 6 5 o 【 = , 关闭烘箱使浸泡有纤维的溶液在烘箱 中缓慢 冷却至室温 将浸泡过的纤维用清水冲洗多次 , 再将 冲洗 过 的纤 维 在 清 水 中浸 泡 2 4 h , 用 p H试 纸 检 测 浸泡液的 p H值显示为 中性后 , 取 出纤维在室 内 自 然晾干 另取一份 聚丙烯纤维 , 不作任何处理 将处 理和未处理的纤维进行物理力学性能检测 , 直观对 比纤维经高温高碱处理后性能 的差异 ; 将处理和未 处理的纤维按表 3分别掺人配合 比中, 对 比处理前 后纤维对 C 5 0混凝土力学性能的影响 ; 将未进行高 温高碱处理的纤维按表
11、3掺人配合 比中制作试块 , 待拆模后用保鲜膜密封试块 置于混凝 土快速养护 箱 , 分别 在设 定 温度 下养护 至规 定龄 期 , 进 行轴 心抗 压强度 、 弹性模量和劈裂抗拉强度试验 按 照 普通 混凝 土力 学性 能 试验 方 法标 准 ( G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ) 执行 混凝土轴心抗压强度和弹 性模量试 件 1 5 0 m m1 5 0 m m3 0 0 m m, 抗 压强 度 和 劈裂抗拉 强度试件 1 5 0 m m 1 5 0 m m1 5 0 m m 3 结果 与分 析 3 1 纤维 耐高 温高 碱性 能 聚丙烯 纤维 的熔 点 为 1 2 01
12、 8 0 , 较高 的耐化 学腐蚀性 , 采用加速方式模拟大体积混凝 土内部 温度和碱性环境对聚丙烯纤维稳定性和耐腐性做出 评价 , 并试验确定高温高碱处理后纤维对混凝土强 度的影响 表 2为高温高碱处理前后纤维物理力学 性能检测结果 ; 表 3为纤维掺入处理前后混凝土配 合 比的力学性能对 比结果 表 2纤维物理力学性 能 处理 方式 7 2 8 5 6 d 抗压强度 MP a 2 8 d劈裂抗拉 强度 MP a 从 表 2中可见 , 聚丙 烯 纤 维经 历 高 温 高碱 处 理 后 , 纤维 自身的劈裂抗拉强度和弹性模量均有小幅 度下降, 降低率约为未浸泡纤维 的 1 0 , 断裂延伸 率
13、约降低 1 3 表 3表明, 聚丙烯纤维在经历高温高 碱处理后, 按表 3配合比掺人, 所得混凝土的抗压强度 和劈裂抗拉强度与未经处理的纤维混凝土相 比, 同龄 期的抗压强度和劈裂抗拉强度几乎无差异 抗压强度 最大差异发生在 5 6 d龄期 , 处理 后 的抗压 强度 比未处 理 的高 0 7 M P a , 处 理后 的 2 8 d劈裂抗 拉强度 比未 处 理的低 0 3 M P a 由表 3和表 2可知 , 经历高温高碱处理后, 聚丙 烯纤维 自身力 学性能 有所 损失 , 但掺 人表 3所 列 C 5 0混凝土配合 比中, 混凝土试块 的抗压强度和劈 裂 抗拉 强度 差异 极 小 , 差
14、 异 率 在未 处 理 试 块 强 度 的 3 之内, 可判定 聚丙烯纤维在经 历高温高碱处理 后 , 掺人表 3所列 C 5 0混凝土配合比中, 对混凝土的 抗压强度和劈裂抗拉强度无不 良影响 1 2 华北水利水 电学 院学报 2 0 1 2年 l 2月 3 2温度 作用 下力 学性 能发展 规律 3 2 1 轴心抗压强度 、 弹性模量结果与分析 图 2为标准养护下轴心抗压强度增长规律 ; 图 3 5 3 0 慧 2 5 墨 z o 1 5 辑 l O 图 2 标 准养护下轴心抗压 强度的增长规律 3为 3 5 , 5 0和 6 5 c 【 = 养护下轴心抗压强度增长 规律 ; 图 4为标准
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