轴压荷载及自愈合对超高性能纤维增强混凝土渗透性能的影响.pdf
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1、文 章编号 : 1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 2 8 - 0 5 生态建材 轴压荷载及自愈合对超高性能纤维增强混凝土渗透性能的影响 E f f e c t o f A x i a l C o m p r e s s i v e L o a d a n d S e lf - R e p a i r o n P e r m e a b i l it y o f U l t r a H ig h P e r f o r m a n c e F i b e r - R e in f o r c e d C o n c r e t e 姚小川 ,赵铁军 ,姜福香
2、 ,王鹏刚 l 青岛建筑材料研究所有限公司,山东 青岛 2 6 6 0 0 0 ;2 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 2 6 6 0 3 3 摘 要 : 针 对轴压荷 载损伤 及 自愈 合作 用后 超 高性能 纤维增 强混凝 土 ( UHP F RC)的渗 透性进行 了试验研 究 。结果 表明:在轴压应力的作用下,UHP F RC的渗透性随着轴压应力水平的提高而增大,抗渗性随着应力水平的 提高而降低;自愈合作用对于UHP F RC的渗透性能有着积极的影响。不同轴压应力水平条件下,自愈合2 8 d UHP F RC试件的渗透性均有不同程度的降低 ,抗渗性均有不同程度的提高。 关键词 :超
3、高性能纤维增强混凝土 ( UHP F RC);轴压荷栽;渗透性 ;自愈合 中 图分 类号 :T U5 2 8 5 7 2 文 献 标 志 码 :A 0 前 言 根据 1 9世纪 9 0年代,法国 B O U Y G U E S公 司的 R i c h a r d P等人 i - 2 1 的线性堆积密度模型、可压缩堆积模 型以及纤维增强材料技术, 研发出一种新型超高强度、 高耐久性、高韧性、良好体积稳定性的水泥基材料一 活 性粉末混凝土 ( R e a c t i v e p o w d e r c o n c r e t e , R P C) ,并申请 了专利 。现欧洲通常将采用活性粉末混凝土
4、 ( R P C) 制 备原理的水泥基材料称为超高性能混凝土 ( U l t r a h i g h p e r f o r m a n c e c o n c r e t e , U H P C) l 4 l。为 了强调钢纤维的增强 作用,现国际上通常将掺人钢纤维的超高性能混凝土 ( U H P C )称为超高性 能纤 维增强混凝 土 ( U l t r a h i g h p e r f o r m a n c e f i b e r r e i n f o r e e d c o n c r e t e , U H P F R C o目 前 , 国内外学者针对其配合比、养护制度以及力学性
5、能开展 了广泛的研究,取得了大量宝贵的研究成果。同时, 对 U H P F R C的渗透性能和耐久性能也进行了一系列的探索。 然而,现有有关 U H P F R C渗透性能的研究,绝大多数仅 考虑了单一因素的作用,未能考虑结构服役期间所处的 应力状态对其渗透性能的影响,致使研究成果不能很好 地用于指导工程实践。与此同时,由于 U H P F R C水灰比 极低而水泥掺量很高,其自身可能具有一定的自愈合能 基金项 目:青岛市基础研究一联合基金计划项 目 ( 1 3 1 4 1 1 5 一 j c h ) 2 8 coAL ASH 2 20 1 5 力,自愈合作用对其渗透性能的影响尚不明确。本文针
6、 对上述 问题,主要对轴压荷载损伤及 白愈合作用后 U H P F R C的渗透性进行了试验研究。 1 试 验 1 1 原材料与配合比 试验中所用的原材料及其主要参数如下。 胶凝材料:水泥为青岛山水水泥有限公司生产的 P O 4 2 5 号普通硅酸盐水泥,平均粒径约为 2 7 m;粉煤 灰为某厂生产的 I级粉煤灰,平均粒径为 5 4 m;硅灰 为某厂生产的优质硅灰,平均粒径为 0 0 3 m,最大粒径 为 2 m 。三种胶凝材料的主要化学组分如表 1 所示。 石英粉 : 某厂加工定制 ,尺寸为 4 5 m 。 石英砂: 某厂加工定制,尺寸为 3 8 02 1 2 m 。 钢纤维:采用表面镀铜长
7、 1 3 m m的短纤维,直径为 0 2 mm。 减水剂:江苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高 效减水剂 ,减水量 4 5 ,含固量 5 0 。 拌合水:实验室普通自 来水。 根据本课题组研究团队前期的研究成果 ,试验所 采的配合比如表2 所示。 表 1 胶凝材料主要化学成分 水泥 粉煤灰 硅灰 石英粉 石英砂 水 减水剂 钢纤维 1 2 试件成型与养护 ( 1 )使用量程为 1 0 k g ,精度为 0 0 1 g的电子秤准确 称量所需的各类材料。 ( 2) 按照硅灰、粉煤灰、 水泥、 石英粉、石英砂的 投料顺序,将称好的材料依次倒人砂浆搅拌机中,搅拌 2 3 m i n至均匀。 ( 3 )
8、 将减水剂与水混合,将混合后的水溶液倒人砂 浆搅拌机中,搅拌 3 - 4 m i n 至具有良好的流动性。 ( 4 ) 将钢纤维分多次、均匀的倒入砂浆搅拌机中, 搅拌3 4 m i n ,使钢纤维在砂浆中均匀分布。 ( 5 ) 将搅拌好的拌合物分层浇筑 到 1 O 0 113 Il l X 1 0 0 m m3 0 0 m m的模具中,并在振动台上振动 2 - 3 m i n , 使气泡排 。 ( 6 ) 将浇注好的试件移人标准养护室中,并在试件 表面覆盖一层塑料薄膜。 ( 7 ) 2 4 h后拆模,将拆模后的试件置于 ( 9 0 2 ) o C 恒温水浴箱中养护 3 d 。 ( 8 ) 关闭
9、水浴箱电源,试件自然冷却至室温后,取 出备用。 1 3 试验方案 采用长春新特电液伺服式万能试验机对试件进行加 载,通过试件下放置的圆盘形荷载传感器精确采集试件 的受力情况,测得 U H P F R C极限轴压应力为 1 2 8 6 M P a 。 荷载传感器与电脑相连,实时观测试件所承受的应力水 平。当试件的应力分别加载至极限压应力的 3 0 、5 0 、 8 0 时,停止加载并使试件持载 1 5 m i n ,然后将试件从 试验机上卸下。为避免试件上下承压面的环箍效应对试 验结果的影响,使用混凝土切割机将试件两端各 5 0 m m 切除,试件尺寸变为 1 0 0 m i l l 1 0 0
10、 m m 2 0 0 n l i l l 。然后 将尺寸为 1 0 0 m m X 1 0 0 m m 2 0 0 m m 的试件一切为二, 成为两个 1 0 0 m m1 0 0 m m X 1 0 0 m m 的试件。为更好地 模拟工程实际情况,使用试件的侧面 ( 拆模面) 进行毛 细吸水试验和氯离子侵蚀试验。 将切割后的试件置于 ( 5 0 2 ) o C 的烘箱中烘干 5 d 至试件达到恒重。将烘干后的试件在于燥的环境中冷却 至室温,然后将与吸水面垂直的四个面用石蜡密封, 从 而保证 U H P F R C的吸水方向为一维方向。最后,将处理 好的试件支撑在容器内部,并向容器内缓缓加水,
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