加速老化環(huán)境下E玻纖織物增強(qiáng)硅酸鹽水泥基薄板拉伸性能試驗(yàn)研究

王東

【摘 要】本文通過試驗(yàn)研究了加速老化環(huán)境下E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)的硅酸鹽水泥基混凝土薄板的拉伸力學(xué)性能，得出結(jié)論：在硅酸鹽水泥薄板中鋪設(shè)E玻纖織物網(wǎng)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)薄板的抗拉強(qiáng)度具有較好的增強(qiáng)效果，可以用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，或短期利用E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)效果的結(jié)構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】織物增強(qiáng)混凝土;加速老化;硅酸鹽水泥;拉伸

中圖分類號(hào)：TU528.043? TU375.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）11-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.007

【Abstract】In this paper， the tensile mechanical properties of Portland cement-based concrete sheet reinforced by E-glass fabrics under accelerated aging conditions were studied experimentally，The results show that laying the E-glass fabric in the Portland cement sheet has a better strengthening effect on the tensile strength of the sheet in a certain time，the sheet can be used for temporary structures， or for the structure that use the E-glass fabric to increase its strength in short-term.

【Key words】Textile reinforced concrete; Accelerated aging; Portland cement; Stretch

0 引言

織物增強(qiáng)混凝土具有耐火性、抗裂性、耐腐蝕性好以及高強(qiáng)、高延性等諸多優(yōu)點(diǎn)[1-4]，因此將其應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的研究得到國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的重視。

E-玻璃纖維與其它纖維相比，既具有較好的強(qiáng)度，又具有低廉的價(jià)格，但因與硅酸鹽水泥基材料結(jié)合使用會(huì)存在堿腐蝕問題，限制了其在這方面的研究與應(yīng)用。然而上述堿腐蝕需要較長(zhǎng)的時(shí)間歷程，能否將E-玻纖對(duì)硅酸鹽水泥基混凝土的短期增強(qiáng)效果用于工程？比如說用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，或用于承擔(dān)永久性水泥基模板的施工荷載等方面，這就需要知道E-玻纖增強(qiáng)硅酸鹽水泥基混凝土因堿腐蝕造成的強(qiáng)度降低歷程，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的研究尚未見報(bào)道。

本文通過試驗(yàn)研究了加速老化環(huán)境下E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)的硅酸鹽水泥基混凝土薄板的拉伸力學(xué)性能，希望為該類型薄板的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 硅酸鹽水泥基體

硅酸鹽水泥基體的配合比為：水泥（C）：砂（S）：水（W）：外加劑（JM-PCA（Ⅰ））=1：1.5：0.32：0.015。本次試驗(yàn)分別澆筑了9個(gè)尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm和9個(gè)尺寸為160mm×40mm×40mm的水泥砂漿試塊，分別用于基體的抗壓和抗折強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見表1

1.1.2 織物網(wǎng)

試驗(yàn)采用的織物網(wǎng)由E玻纖纖維束通過紗線縫編而成，網(wǎng)孔尺寸為5mm×5mm，實(shí)物如圖1所示，力學(xué)性能參數(shù)如表2所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以織物鋪設(shè)層數(shù)和加速老化天數(shù)為變化參數(shù)，本次試驗(yàn)制作了12組共36個(gè)E玻纖織物增強(qiáng)硅酸鹽水泥基薄板試件（每組3個(gè)相同試件），尺寸為250mm×50mm×15mm，試驗(yàn)標(biāo)距為130mm。所鋪設(shè)的織物網(wǎng)縱向纖維束均為5股。通過在80℃恒溫水浴箱中養(yǎng)護(hù)進(jìn)行試件的加速老化，玻璃纖維在恒溫水浴箱中老化1天相當(dāng)于年平均氣溫12℃時(shí)自然老化4.2年[5]。試件編號(hào)和分組見表3。

1.3 試件制作

采用分層澆筑分層鋪網(wǎng)的方法制作薄板。模板由底模和四周的四個(gè)側(cè)模組成，側(cè)模高度為設(shè)計(jì)薄板厚度。薄板制作時(shí)，先支好底模和側(cè)模，并放置在砂漿振動(dòng)臺(tái)上，然后在模板內(nèi)澆一層水泥砂漿并振實(shí)后鋪一層織物網(wǎng)，再澆一層水泥砂漿并振實(shí)后再鋪一層織物網(wǎng)，按此步驟鋪好所有織物網(wǎng)，最后澆筑水泥砂漿至與側(cè)模頂面相平并振實(shí)。澆筑完成后養(yǎng)護(hù)24小時(shí)拆模，再定期灑水養(yǎng)護(hù)至28天，然后將試件放置在80℃恒溫水浴箱中，放置達(dá)規(guī)定天數(shù)后取出，在室溫下晾兩天，最后在試件兩端粘貼好專門制作的梯形薄片后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4 試驗(yàn)裝置及加載方案

試驗(yàn)在WD-10E 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（最大試驗(yàn)拉力10KN，最小試驗(yàn)拉力0.1N，南京斯貝科測(cè)試儀器有限公司生產(chǎn)）上進(jìn)行。采用位移控制方式加載，加載速率為每分鐘0.5mm。加載示意圖見圖2，試驗(yàn)裝置見圖3。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試件破壞過程與破壞形態(tài)

本次試驗(yàn)所有試件的破壞過程及破壞形態(tài)基本相似。

加載初期，試件的荷載-位移曲線基本呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，此階段試件處于彈性狀態(tài);然后隨著不斷加載，首先在試件的中間部位出現(xiàn)一條接近水平的細(xì)微裂縫，該裂縫一經(jīng)形成，其寬度增加迅速，隨后很快試件達(dá)極限承載力，瞬間破壞，破壞形態(tài)如圖4所示。整個(gè)破壞過程僅產(chǎn)生了一條裂縫，并且試件在破壞前無(wú)明顯征兆，具有脆性破壞的特點(diǎn)。

2.2 承載力結(jié)果及分析

試驗(yàn)承載力結(jié)果見表4，表中平均拉伸強(qiáng)度為每組3個(gè)試件中有效試件抗拉強(qiáng)度的平均值。

由表4可知，加速老化時(shí)間為0天、1天、6天、12天，相比未鋪設(shè)織物網(wǎng)的試件，鋪設(shè)一層織物網(wǎng)試件的抗拉強(qiáng)度分別提高35.2%、32.5%、15.6%、1.1%;鋪 設(shè)二層織物網(wǎng)試件的抗拉強(qiáng)度分別提高46.3%、46.1%、35.6%、0.6%。

由以上數(shù)據(jù)可知，在硅酸鹽水泥基薄板中鋪設(shè)E玻纖織物網(wǎng)可以提高抗拉強(qiáng)度，在一定加速老化時(shí)間內(nèi)，鋪設(shè)兩層織物網(wǎng)的提高幅度明顯高于鋪設(shè)一層;隨著加速老化天數(shù)的增加，E玻纖織物網(wǎng)對(duì)薄板的抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果總體上呈降低趨勢(shì)。加速老化1天和6天，增強(qiáng)效果比較好;加速老化12天，由于織物網(wǎng)受堿腐蝕嚴(yán)重，增強(qiáng)效果接近于0。

根據(jù)以上分析，采用E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)硅酸鹽水泥基薄板，可以用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，或短期利用E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)效果的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

（1）在硅酸鹽水泥薄板中鋪設(shè)E玻纖織物網(wǎng)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)薄板的抗拉強(qiáng)度具有較好的增強(qiáng)效果;

（2）采用E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)硅酸鹽水泥基薄板，可以用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，或短期利用E玻纖織物網(wǎng)增強(qiáng)效果的結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Yin S P，Xu S L，Li H D.Improved Mechanical Properties of Textile Reinforced Concrete Thin Plate[J].Journal of Wuhan University of Technology-Mater，2013，28（1）：92-98.

[2]荀勇，孫偉等.短纖維和織物增強(qiáng)混凝土薄板試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2005，38（11）：58-63.

[3]田穩(wěn)苓，劉曉錚，趙曉艷，等.玻璃纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)混凝土薄板力學(xué)性能研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，42（6）：83-87.

[4]Jesse，F(xiàn).Flexural strengthening of RC structures textile-reinforced concrete[J].Textile reinforced concrete，2008，34（7）：456-461.

[5]陳尚，葛敦世.83-10耐堿玻璃纖維在普硅水泥中長(zhǎng)期強(qiáng)度的預(yù)測(cè)[A].中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)房建材料專業(yè)委員會(huì)第四屆年會(huì)論文集第九分冊(cè)[C].北京：中國(guó)建筑材料工業(yè)出版社，1988：55-58.※基金項(xiàng)目：中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司2018年度科技研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助（LX18-37）。