环氧树脂混凝土的抗火性能研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 9期 9月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE I IE AND C EMENT P ROD UC T S 2 0 1 5 No 9 S e p t e mb e r 环氧树脂混凝土的抗火性能研究 刘克非 。 徐 志胜 ( 1 中南林业科技大学土木工程与力学学院, 长沙 4 1 0 0 0 4 ; 2 中南大学土木工程学院, 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘 要 : 为明确环氧树脂混凝 土的抗 火性 能 , 通过 室 内试验 测试 了常 温( 2 5 o C) 及不 同高温条件 ( 1 0 0 、 3 0 0 、 5 0 0 、 7 0 0
2、 q C、 9 0 0 ) 下环氧树 脂混凝土和水泥混凝 土的轴 心抗压 强度与抗压 弹性模量 。结果表 明, 常温下环氧树 脂 混凝土的韧性 明显优 于水泥混凝 土, 高温下环氧树 脂混凝土的力学性 能优 于水泥混凝 土。理 论上 , 环氧树 脂混凝 土 可应用于结构修 复与补 强工程 中, 但其高温下的其它性能需通过进一步研 究确 定。 关键词 : 环氧树 脂混凝 土; 抗 火性能 ; 高温 ; 力学性 能; 残余强度 Ab s t r a e t :I n o r d e r t o d e t e r mi n a t e t h e fi r e r e s i s t a n c
3、e o f e p o x y r e s i n c o n c r e t e ,t h e l a b o r a t o r y t e s t s h a v e b e e n i mp l e me n t e d t o me a s u r e t h e a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d e l a s t i c mo d u l u s o f e p o x y r e s i n c o n c r e t e a n d c e me n t c o n c r e t e u n d e r
4、 t h e d i ff e r e n t t e m p e r a t u r e s ( 2 5 , 1 0 0 1 2 , 3 0 0 , 5 0 0 , 7 0 0 ( 2 a n d 9 0 0 C ) T h e r e s u l t s s h o w tha t the t o u g h n e s s o f e p o x y r e s i n c o n c r e t e i s o b v i o u s l y s u p e ri o r t o t h a t o f c e me n t c o n c r e t e u n d e r t h
5、e n o r ma l t e mp e r a t u r e a n d t h e me c h a n i c a l p r o p e r - t i e s o f e p o x y r e s i n c o n c r e t e i s b e t t e r t h a n t h a t o f c e me n t c o n c r e t e u n d e r t h e h i g h t e mp e r a t u r e s T h e o r e t i c a l l y , e p o x y r e s i n c o n c r e t e
6、 c a n b e a p p l i e d t o t h e r e p a i r a n d r e i n f o r c e me n t e n g i n e e rin g o f s t r u c t u r e ,b u t i t s o t h e r p e r f o r ma n c e s u n d e r h i g h t e mp e r a t u r e s mu s t b e c o n f i r m t h r o u g h f u r t h e r r e s e a r c h Ke y wo r d s :E p o x y
7、 r e s i n c o n c r e t e ; F i r e r e s i s t a n c e ; Hi g h t e mp e r a t u r e ; Me c h a n i c a l p r o p e r t y ; Re s i d u a l s t r e n g t h 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7( 2 0 1 5) 0 9 0 6 0 4 0前言 一 在我 国。 每年发生的建筑火灾频次之 多 , 损失 之惨重令人触 目惊心 , 建筑材料的抗火性能研究也 成为 当前迫
8、切需要解决 的问题 , 各类混凝土材料与 结构 的抗火性能研究具有至关重要 的实际应用价 值 。材料的抗火性能研究主要分为火灾高温下的性 能研究与火灾高温后的性能研究 , 其 中前者主要保 证材料及结构火灾下的承载能力 , 避免材料在火灾 中失效或爆裂而造成人员疏散困难或伤亡 : 后者重 点研究材料及结构受火灾后的残余 性能 。 以进行损 伤评估 , 进而提 出更经济有效的调整、 加固方案【 l - 2 。 作为一种新型加固补强材料 。 环氧树脂混凝 土 ( E p o x y R e s i n C o n c r e t e , 以下 简 称 E RC ) 已广泛 应 用 于各类土木结构
9、的加 固工程中。E R C具有强度高 、 韧性好 、 抗 冲击强度大 的特点 , 其 良好 的耐 化学腐 蚀 、 耐磨 、 耐水 、 抗冻性能 、 与金属和非金属材料 黏 结强度高 、 电绝缘性好 的性能较好地 弥补 了水泥混 凝土抗拉强度低 、 抗拉应变小 、 抗裂性小 、 脆性大等 缺点。固化后的环氧树脂混凝土对大气、 潮湿 化学 基金项 目: 住房和城 乡建设 部科学技 术项 目( 2 0 1 2 一 K 4 1 8 ) ; 中南林业科 技大学引进高层次人才科研启动基金项 目。 一 6 一 介质 、 细菌等都有很 强的抵抗 能力 , 可被广泛应用 于建筑结构 、 桥梁工程 、 水工构筑物
10、及道路结构 的 抢修、 加固补强及小型工程中 3 卅。 然而 , 当前我国 G B 5 0 0 1 6 -2 0 0 6 ( 建筑设计 防 火规范 和 G B 5 0 0 4 5 -2 0 0 5 ( 高层民用建筑设计 防 火 规 范 中仅 划 分 了建 筑结 构 的耐 火等 级 和 不 同等 级下各构件应达 到的耐火极限 进而划定不 同构件 的燃烧性能和耐火极限。但对于新型灌浆材料 、 碳 纤维混凝土和 E R C等加固材料与结构 , 各规范 中都 没有明确的要求与指标。造成这一空缺的主要原因 就是各新 型加固补强材料 的抗火性 能尚未得 到充 分研究 , 致使规范与规程均 出现大量空 白
11、进而导 致新 型 加 固材 料在 工 程应 用 实 践 中缺 乏 依 据 , 甚 至 可能埋下安全隐患。 为明确 E R C的抗火性能 本文通过室 内试验制 备 E R C与普通水泥混凝土试件进行对 比研究 。 测定 两种材料在不同温度下的抗压强度与弹性模量 为 E R C在高温下的性能研究提供重要依据。 1 原 材 料与试 验 方法 1 1 原 材料 环氧树脂胶粘剂 : 由适量 的环氧树脂 、 固化剂 、 增韧剂 、 稀释剂 、 偶联剂 、 促进剂及填料配制而成 , 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘克非 徐志胜 环氧树脂混凝土的抗火性能研究 其基本技术性能如
12、表 1 所示。 表 1 环氧树脂胶粘剂 主要技术指标 粗 、 细骨料 : 粗骨料为公称 粒径 5 2 0 m m, 级配 良好 的石灰岩碎石 : 细骨料 为细度模数 3 0 4 、 级 配 良好的洁净中砂 : 石粉含量为 1 3 7 0 。 水泥 : 长沙某水泥厂生产 的 P 0 4 2 5级水泥。 矿物掺合料 : 湖南湘潭电厂生产 的 级粉煤灰 和 $ 9 5级 矿渣 粉 。 外加剂 : 萘系高效减水剂。 1 2 混凝土配合 比设计 、 试件制作与养护 水 泥混凝土配合 比采用 C 3 0混凝土常用配合 比,为便 于对 比, E R C的配合比与水泥混凝土大致 相同。 但需将水泥、 粉煤灰和
13、外加剂去 除, 具体参数 见表 2 。 两种混凝土均按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混 凝土力学性能试验方法标准 中水泥混凝土棱柱体 抗压强度和弹性模量试验要求制作标准尺寸试件。 为 防止水泥混凝 土试件 在高温试验过程 中产 生爆裂 。 将标准养护 2 8 d的试件置于干燥通风环境 中 l O d 待含水量稳定后进行室温与高温后 的力学 性能测试 。 E R C的养护方法为将成型试件置于 4 O c I = 烘箱 中固化 5 d,取出后置于室温 中 2 4 h及以上 , 待 胶粘剂完全 固化后进行室温与高温 后 的力学性能 测试 【5 。 、 1 3 高温试 验
14、 采用 S X 2 1 1 2 2 1 2型箱形电阻炉进行高温试验 , 炉 膛 净 空 5 0 0 m m x 3 O O mm 2 0 0 m m, 额 定 功 率 1 2 0 0 k W, 最高工作 温度 1 2 0 0 C, 可 自动控 温 , 升温 至设定温度后可 自动恒温 , 炉内升温曲线见图 1 用 。 1 4o o 1 2 o o 1 O0 o 蠢 8 0 0 赠 6 o o 4 o o 2 o o O 0 5 O l o 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 时间 mi r 图 1 I S O 8 3 4国际标准 升温 曲线 本次试验 目标
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