有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能的影响.pdf
《有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能的影响.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 4卷第 1期 2 0 1 3年 2月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No A h C h 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 w e r Vo 1 3 4 NO 1 Fe b20l 3 DOI : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 25 6 3 4 2 0 1 3 01 0 0 0 有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能的影响 周华新 ,阳知乾 ,崔 巩 ,刘建忠 ( 江 苏省建筑科
2、学研究院有限公 司 高性 能土木工程材料国家重点实验 室, 江苏 南京 2 1 0 0 0 8 ) 摘 要 : 基于高温传感 器建立 了高温 自动采集系统 , 对火灾高温环境下混凝土内部 温度进行 了监测 , 对盾构法 隧道 管片有应用前 景的有机纤维混凝土高温后的性能进行了试验研究 试 验结果表 明: 火 灾过程 中混凝 土构 件 从 内到外存在很明显的温度梯度 , 掺入有机合 成纤维能 明显降低温 度梯度 引起 的混凝土 开裂 、 爆 裂 、 剥 落 现象 ; 聚丙烯纤维分解温度高于纤维素纤维 和聚乙烯醇纤维 , 在弯拉强度 、 断裂能 、 断裂韧性及残余强度 方 面聚丙烯纤维混凝土均优于
3、聚乙烯醇纤维混凝 土和纤维素纤 维混凝土 , 更适合 用于提高 隧道管片混凝 土 在火灾高温环境下的抗爆裂性能 关键词 : 隧道管片 ; 高性 能混凝土 ; 有 机纤 维; 力学性能 ; 火灾高温 ; 爆裂 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 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 3 2 0 5 盾 构法 隧道 的衬 砌结 构采 用预制 混凝 土管 片拼 装 而成 大量 的火 灾 实 例表 明 , 一 旦 发生 火 灾 , 温 度 将高达 1 0 0 0 o C, 甚至更高 除了对隧道内的人员造 成 巨大伤害 外
4、, 还会 导致 混凝 土 的力 学性 能的劣 化 , 甚至爆 裂 将 对衬 砌结 构产生 不 同程 度 的破 坏 , 大大 降低 结构 的承载 力和安 全性 笔者 根 据 隧 道 盾 构 管 片 混 凝 土 的 特 点 制 备 C 5 0 P 1 0混 凝土蒸 养试 件 , 在 部分试 件 中分别 掺 入 聚 丙烯纤维 、 纤维素纤维及聚乙烯醇纤维 通过火灾高 温模 拟试 验 , 了解火 灾 发 生 时混 凝 土 内部 温 度 梯度 的变 化规 律 , 揭 示有机 纤维 高温抗 爆裂 作用 ; 并 通 过 高 温后 的力学 性能 测试 , 研究 不 同种类 有 机 纤 维混 凝 土高 温后力
5、学性 能 的 劣化 规 律 结 合试 验 研 究 和 抗 爆裂 机理分 析 , 优 选 出适 合 于提 高 隧 道管 片 混 凝 土抗爆 裂性能 的有 机 纤 维 , 旨在 更 好 地 指导 有 机 纤 维在 隧道管 片混凝 土 中的应用 1 原材料及试 验方法 1 1 试验原 材料 及试 件准备 隧道管片混凝土强度等级为 C 5 0 P 1 0, 混凝土原 材料 及 配合 比见 表 1 试 验 用纤 维 分别 为聚 丙烯 纤 维 ( P P F i b e r ) ( 直径 D= 3 8 Ix m, 长度 L=1 9 mm) 、 纤 维素纤维( C e l l u l o s e F i b
6、 e r ) ( D= 2 0 Ix m, L= 5 m m) 和 聚 乙 烯 醇 纤 维 ( P V A F i b e r )( D =2 8 Ix m,L = 1 8 m m) , 纤维 体积掺 量为 0 1 5 表 1混 凝 土 原材 料 及 配 合 比 结合 江 苏地 区盾 构 法 隧道 管 片 混 凝 土 生 产 工 艺 , 成型后 试件带 模蒸 养 ( 预养 、 升温 、 恒 温 、 降温 ) , 蒸养 养护 制度 为 : 2 5预养 4 5 h , 升温 时间 1 5 h , 4 5 o 【= 恒 温 4 0 h , 降温 时 间 2 0 h , 温 度 降 至 2 5 , 整
7、 个 养 护 过 程 为 1 2 0 h 抗 压 强 度 试 件 尺 寸 为 1 0 0 m m 1 0 0 m m 1 0 0 m m, 弯 曲 韧性 试 件 尺 寸 为 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 8 1 6 基金项 目: 国家重点基础研究发展计划( “ 9 7 3 ” 计划) 资助项 目( 2 0 1 0 C B 7 3 5 8 0 1 ) 作者简介 : 周华新 ( 1 9 8 2 一 ) , 男 , 江西九江人 , 高级 程师 , 硕士 , 主要从 事高性 能混凝土与高性能纤维混凝 土方 面的研究 刘 建忠( 1 9 7 6 一 ) , 男 , 福建闽建人 , 教授级高级工程师
8、 , 主要从事高性能混凝土 、 纤维混凝土等方面的研究 第 3 4卷第 1 期 周华新 , 等 : 有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能 的影响 3 3 1 0 0 m m 1 0 0 m m x 4 0 0 m m, 蒸 养 结 束后 置 于 标 养 室 养 护 至 设 定 龄 期 ( 2 8 d ) , 其 中 3个 1 0 0 mm 1 0 0 m m x 4 0 0 mm的梁 试件 用 切 割机 在 其跨 中位 置 进行开 口, 开 口宽度与深度分别为 3 m m和1 0 m m 1 2 火 灾高 温模 拟及温 度 采集 采用 高温箱式 电阻炉模拟火灾升温情况 , 最大 升温速率为
9、 2 0 c = m i n ; 以温度 为变化参数 , 分别为 0 , 4 0 0 , 8 0 0 当达 到设定 温度 后 , 恒 温 1 h , 然后 自 然冷却至常温, 再进行试验 根据高温模拟实验环境 及试验研究的需要 , 进行 了高温采集 系统的设计 , 采 集温度范围为 01 5 0 0 o C, 精度为 1 c 【 = 高温传感 器 为 K型热 电偶 ( 01 9 0 0 ) , 长度 8 0 mm, 高 温 补偿 线 5 m, 自带冷 端补 偿线 基 于单 片 机控 制 的混凝 土 原 位 温 、 湿度 监 测 系 统设计原理 , 建立了多通道高温温度 自动采集 系统 , 由
10、A D C数据采集板和数据处理软件等组成 A D C数据采 集有 8个 通 道 , 可 同 时采 集 8个 样 品 的 电位 数据 系统 主 模 块 功 能是 : 设 置 实 验 参 数 、 采 集 电阻数据 模式 和数 据显示 ( 如 温度 一时 间关 系等 ) 多通 路数 据采集 系 统 设 有 简单 方 便 的操 作 界 面 , 可 实 时将 采 集 的 数 据 用 图 形 表 示 , 数 据 还 可 转 化 成 O R I G I N软件的数据格式 , 利用 O R I G I N软件处理试 验结果 1 3残余 力学 性能 测试 经过高温后的混凝土试件的残余抗压强度参照 普通混凝土力学
11、性能试验方法 ( G B J 8 1 -8 5 ) 进行 测试 经过高温后的混凝土试件的弯曲韧性及断裂 能根据 国 际 材 料 与 结 构 联 合 会 标 准 R I L E M 进 行测试 弯曲试验在液压伺服材料试验机上进行 , 利 用 两个 线性 差分 式位 移传 感器对 梁跨 中挠 度进 行测 定 试 验 采 用 梁 跨 中 位 移 控 制 , 控 制 速 率 为 0 2 m m m i n , 试验 进 行 至 试 件 梁 完 全 断 开 为 止 利 用荷 载 一 挠 度 曲线计 算并 评价 纤维 高性 能混凝 土 的 弯曲韧性和断裂能 1 4热 分 析试验 采 用 S D T Q 6
12、 0 0仪 器测 试 了不 同纤 维 的 热分 解 行 为 , 升温 区间 3 0 6 0 0 , 升温 速 率 1 0 mi n , 高 纯 氮气 气氛 保护 , 气体 流量 为 1 0 0 m L mi n 2 试验结果与分析 2 1 火灾高温过程中管片混凝土内部温升 高 温传感 器 A放 置 于 高 温 炉 炉 口耐 火 砖 中心 孔中, 高温传感器 放置在接近高温炉内部高温热 电偶 的位置 , 高温炉 内部高温热 电偶 固定 在炉膛后 壁中心位置 , 能准确监测炉膛 内温度的变化 高温炉 设 定 升 温 速 率 为 ( 2 03 ) o C mi n , 到 达 设 定 的 8 0 0
13、 c I = 时即停止加热并开始降温 在高温采集系统 的温度感应性验证试验过程 中, 高温炉膛 内不放置 任何试件 高温温度 自动采集 系统 的温度敏感性测 试 结果 如 图 1 所 示 图 1高 温 自动 采集 系统 温 度敏 感性 测 试 由图 1可知 , 高温温度 自动采集系统能准确感 应 出炉 膛 内温度 的变 化 , 且 温差 小 于 5 为更好地了解试件在火灾高温过程中混凝土构件 损坏情 况 , 采 集 了 升 温过 程 中混 凝 土试 件 的 中心 温 度 和表 面温 度 混 凝 土 试 件 为 1 0 0 m m 1 0 0 mm x 4 0 0 m m, 在混凝土成型过程中预
14、先将高温传感器埋 人 混凝 土 中心位 置 , 另 外 在试 件 表 面 中心 位 置放 置 一 个 高 温传感 器 采集 结果 如 图 2所示 赠 9 O 0 8 O 0 0 l 0 20 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 90 l 0 0 采集时间 rai n 图 2 升 温 过 程 试 件 中心 和 表 面 温 度 测 试 结 果 由图 2可 知 , 采 用 1 0 0 m m 1 0 0 mm 4 0 0 mm 的试 件 , 在 0 3 0 0升 温 段 , 试 件 表 面温 度 与 中心 温度 相 差 较 大 , 最 高 相差 近 2 0 0 ; 3 0 08 0 0
15、升 温过 程 中 , 中心 温 度 和 表 面 温 度 相 差 基 本 稳 定 在 1 2 0左右 , 中心温度 达 到 8 0 0滞后 2 0 m i n左右 由此可见 , 火灾升温过程 中, 混凝土构件从 内到外存 在很明显的温度梯度 这是导致混凝土爆裂、 表面剥 落的原 因之一 有机纤维均匀乱向分布具有抗裂效 果 , 因此在混凝土中掺人有机合成纤维能明显 降低 由温度梯度引起 的混凝土爆裂 、 剥落现象 o 3 4 华北水利水 电学 院学报 2 2火 灾高 温后 残余抗压 强 度 混凝土高温后残余抗压强度是评估结构灾后损 伤程度的主要依据 , 对 于判定结构 的安全性和制定 加 固方案
16、有重 大影 响 笔 者 主 要研 究 了不 同种 类 纤 维经过 4 0 0 o C和 8 0 0高温后对混凝土残余抗压强 度 的影 响 , 试 验结果 如 图 3 4所 示 6 8 e s 暖 6 4 墨 6 2 6 0 莩5 8 雾 国 基准 P P纤维C e l l u l o s e P y A纤维 纤维 经 4 0 0高温后试件残余抗压强度 麈 羹 甚 至 由于大量 有机纤 维熔 融后 留下 了 连通 孔 , 导 致 残余强度有所降低 ; 在 0 8 0 0升温过程中发现不 掺纤 维 的基准 混凝 土 表面 有 明显爆 裂 现 象 , 而掺 有 机合 成纤 维 的混凝土 均未发 现爆
17、 裂现象 2 3 火 灾高温 后残余 弯拉性 能及 断裂韧 -陛 利用 高温 后混凝 土试 件的弯 曲韧性 和断 裂能可 评价有机纤维对混凝土经高温后性能 的影 响, 试验 结果 如 图 5 6所 示 根据 图 5 6的荷 载 一挠 度 曲 线可得出高温后纤维混凝土残余弯拉强度及弯曲韧 性 , 见表 2和表 3 跨中挠度 m m 图 5经 4 0 0高温后试件荷载 一挠度 曲线 1 6 1 4 1 2 基 准P P 纤维 C e l lu l o s e P V A 纤 维 1 0 纤维 瓣o 8 啻 图 4经 8 0 0 高温后试件残余抗压强度 0 6 0 4 由图 3和 图 4可 知 ,
18、经 过 4 0 0 o C高温 后 聚 丙烯0 2 纤维混凝土表现出较高的残余抗压强度 , 纤维素纤 维 和聚 乙 烯 醇 纤 维 对 残 余 强 度 贡 献 不 明显 ; 经 过 8 0 0 以后有机 合成纤 维对 残余 强度基本没有贡献 , 图 00 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 跨中挠度6 m m 经 8 0 0高温后试 件荷载 一挠度 曲线 表 2经 4 0 0高温后纤维混凝土残余弯拉 强度及弯 曲韧性试验结果 由表 2可知 , 经过 4 0 0 c = 高温后纤维混凝土的 弯拉强度都 比基准混凝土 的高 , 说明在 高温条件下 有机纤维同样能提高混凝
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有机合成 纤维 隧道 管片 混凝土 高温 性能 影响
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【c****e】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【c****e】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。