高温时纳米SiO2钢纤维混凝土轴向拉伸力学性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 3年 第 1 2 期 (总 第 2 9 0 期 ) Nu mb e r 1 2 i n 2 01 3 ( To t a 1 No 2 9 0) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE ORE TI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 2 0 1 4 高温时纳米 S i O2 钢纤维混凝土轴 向拉伸 力学性能试验研究 燕兰 。邢永明 ( 1 呼和浩特职业学院 建筑工程学院,内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 5 8 ;2 内蒙古 工业大学 理学院,内蒙古 呼和浩特 0
2、1 0 0 5 1 ) 摘要 : 采用 自行设计的耐高温装具及卡具, 对普通混凝土( Y C) 、 钢纤维混凝土( S F R C) 和掺入纳米 S i O 钢纤维混凝土( Ns F c ) 3 种材料 , 分别在高温电炉中加热到不同温度, 进行高温时轴向拉伸试验。 结果表明 : 4 0 0以内时, N S F C、 S F R C和 N C的轴 向拉伸 随温度升高而升高 , 4 0 0时达到最大值, 此后 , 随温度升高, 轴 向拉伸强度迅速下降。 掺纳米 S i O : 的钢纤维混凝土 N S F C轴向拉 仲强度最大, 常温下为 2 6 6 MP a , 足普通混凝土 N C的 4 2
3、9 倍 , 比未掺纳米 S i O 的钢纤维混凝土 S F R C还高 5 2 9 。 4 0 0。 C时为 3 0 9 MP a , 较 4 0 0下的 S F R C提高 9 2 、 较 N C提高 1 1 9 7 。 关键词 : 钢纤维 ;高温 ;纳米 S i O ;轴向拉伸 ;断裂能 中图分类号 : T U 5 2 8 0 l 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 - 0 0 5 0 0 4 E xper i ment al r es ear c h on t he axi al t ens i l e m e c hani c
4、a l pr oper t i e s of nano-Si O2 s t ee l f i ber r ei nf or ce d c onc r et e at hi gh t e m per a t ur e YAN La n , XI NG Yo n g m i n g ( 1 De p a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g a n dAr c h i t e c t u r e , Ho h h o t Vo c a t i o n a l Co l l e g e , Ho h h o t 0 1 0 0 5 8 , C h
5、i n a 2 S c h o o l o f S c i e n c e , I n n e r Mo n g o l i a nUn i v e r s i tyo f T e c h n o l o g y , Ho h h o t 0 1 0 0 5 1 , Ch i n a ) Abs t r ac t : The ind e pe n de n t l y d e s i g n e d h e a t r e s i s t a n t t e mpe r a t ur e ha r ne s s a nd fix t ur e s we r e u s e d i n t h
6、e a x i a 1 t e ns i o n e xp e r i me n t a t h i g h t e mp e r a t u r e T h r e e ma t e r i a l s we r e t e s t e d i n t h e e x p e r i me n t , i n c l u d i n g n o r ma 1 c o n c r e t e ( NC) , s t e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e( S F RC) a n d s t e e 1 fi b e r r e i
7、 n f o r c e d c o n c r e t e wi t h n a n o S i 0,( NS F C) , wh i c h we r e h e a t e d t o d i f f e r e n t t e mp e r a t u r e s i n t h e h i g h t e mp e r a tu r e e l e c tr i c r e s i s t a n c e f urna c e Re s ul t s p r e s e n t e d t ha t wi t h i n 4 00 t h e a x i a 1 t e ns i l
8、 e s t r e n g t h 0 f NS FC S FRC a nd NC we r e i mp r o v e d a s t e mpe r a t u r e i n c r e a s e d, r e a c hi n g ama x i mu m v a l ue a t 40 0 Af t e rt ha t t h et e mp e r a t u r e r i s el e dt o r a p i d d r o p o ft h e a x i a l t e ns i l e s tre ng t h At r o o m t e mp e r a t
9、u r e s , t h e a xi a 】t e ns i l e s t r e n g t h o f N S FC wa s t h e l a r g e s t , a s 26 6 M P a, wh i c h wa s 4 2 9 t i me s t h a n N C, a n d 5 2 9 hi g h e r t h a n S FRC At 4 0 0 , t h e a x i a 1 t e n s i l e s t r e n gth o f NS F C wa s 3 O 9 M P a , 9 _ 2 h i c r t h a n S F RC
10、a n d 9 7 h i g h e r t h a n NC Ke y w or ds : s t e e l fib e r r e i nf o r c e d c o nc r e t e; h i g h t e mp e r a t u r e; na n o S i O2 ; a xi a l t e n s i l e ; f r a c tur e e n e r g y 0 引言 近年来 , 纳米技术 在混凝 土中的应用 , 使f 昆 凝土 向高 性能 、 多功能方向发展成为可能 。 纳米材料具有宏观物体所 没有 的小尺寸效应 、 量子效应 、 表面效应和界面效应 , 从
11、而 使 它在结构 、 物理性质和化学性质等方面具有许多传统材 料小具备的奇特特征 。 为了提高混凝土 的抗高温性能 , 同内外学者对钢纤维 混凝土高温力学性能进行 了研究 , 但主要集 中于高温后 的抗压 、 劈裂和抗折试验的研究 _5 _ , 对高温正在加热时的 强度研究较少 , 高温时的抗拉强度试验未见报道。 轴拉试 验是研究混凝土力学性能的最基本 的试验方法之一 , 试件 断面在加载过程 中应 力应变分布相对均匀 , 应力应变值对 应关系明确 , 能够 直接准确测定材料 的本构行为 , 试件破 收稿 日期 :2 0 1 3 - 0 6 0 3 基金项目:国家 白然科学基金( 1 0 9
12、7 2 0 9 7 ) 5 0 坏形式简单 , 破坏准则易于掌握 。 但是高温轴 向拉伸试验对 设 备要求较高 , 试验轴 向对 中困难 , 试件加T和试验操作 复杂 , 凶此 , 到 目前为止 尚无普遍认 同的试验方法 。 本研 究 对特殊 的卡具及试件对钢纤维混凝土和加入纳米 S i O , 的钢纤维混凝土在高温时的抗拉强度进行了试验。 1 试验材料 和方法 1 1 试 验 用材 料 水泥 : 内蒙古冀东水泥有限责任公司生产的 P O 4 2 5 级 水泥 ; 砂 : 厦 门艾 思欧标 准砂 ; 钢纤 维 : 内蒙古 北腾 L 程 材料 有 限公 司生 产 的弓形 高强钢 丝 , 长度 3
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