水泥砂浆冻融循环后单轴抗压强度试验研究
时间：2021-01-09 08:02:30 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:水泥砂浆在使用过程中经常会受到冻融循环的影响。本文通过模拟试验的方法,探讨了不同水灰比水泥砂浆在不同冻融循环次数下的单轴抗压强度和应力应变关系。试验结果表明,随冻融循环次数的增加,水泥砂浆应力应变关系曲线逐渐扁平,峰值应力点明显下降和右移,表明抗压强度降低,峰值应力点的应变成倍地增大。同时,本文得出了冻融循环腐蚀下水泥砂浆抗压强度随冻融次数变化的近似计算模型,对水泥砂浆在复杂环境中的应用有重要的参考价值。
关键词:水泥砂浆;冻融循环;单轴抗压强度;应力应变关系;近似计算模型不力
引言
现有的关于冻融循环后混凝土材料性能的试验资料,大多是以质量损失与动弹性模量为标准,针对混凝土材料抗冻安全设计等级而展开的。然而,在实际应用中,我们最关心的是混凝土的力学性能,如强度的损失直接关系到建筑物使用性能及安全。目前研究主要集中在高强混凝土和高性能混凝土的抗冻性能[1-4],对普通混凝土的抗冻性能的研究报导很少见,尤其对水泥砂浆的抗冻性能研究更是少见。对一些己建建筑,在设计时如果没有考虑抗冻要求,砂浆强度偏低,当受到环境气候的影响,或多或少存在冻融破坏,其强度在冻融循环反复作用下己发生变化,因此,研究水泥砂浆在冻融循环作用后的力学性能,有着非常重要的现实意义。
作者在试验室模拟了工程冻融循环条件,探讨了其在不同冻融次数条件下对水泥砂浆力学效应的影响,并得出了冻融循环腐蚀下水泥砂浆抗压强度随冻融次数变化的近似计算公式。其结果对水泥砂浆在寒冷地区的工程应用有一定的参考价值。
1 试验方法与试验方案
1.1 试验材料
试验采用32.5级的矿渣硅酸盐水泥,密度3.0g/cm3,堆积密度1100kg/m3,28d的抗压强度为32.5MPa,其质量符合国家建材标准。试验所用的砂子满足拌制水泥砂浆的基本要求。
1.2 试验方案
试件的制作方法:将砂子晒干,按照中砂应满足的模度系数进行配制。按照标准的水泥砂浆配合比设计规范制作强度等级为M2.5、M5、M7.5、M10的水泥砂浆标准试件共计108个,并将试块放入标准养护箱内养护28d。28d后将试块取出,并将其分别放入冰柜中进行冻融循环侵蚀,到规定次数进行抗压强度试验。
2 试验结果
2.1 试验结果
本次试验按照中华人民共和国行业标准建筑砂浆基本性能试验方法中的立方体抗压强度试验进行,应用微机控制电子万能试验机进行水泥砂浆单轴抗压强度试验,对不同强度水泥砂浆在不同冻融循环次数下进行了测试。
2.2 试验结果分析
在不同冻融次数和不同砂浆型号下,水泥砂浆的表面特征变化也不尽相同。
2.2.1 不同水泥掺量的水泥砂浆冻融性质的影响
水泥掺量多少对水泥砂浆的抗冻融循环性质的影响是非常明显的,表1为水泥砂浆在不同水泥掺量下和各种冻融循环次数下的抗压强度。由表可知,冻融循次数在5次时,水泥砂浆强度降低范围是9.2%-13.1%;30次时,水泥砂浆强度与初始状态相比降低范围是13.3%-16.2%;经过60次冻融循环,M2.5水泥砂浆强度降低了16.7%,M5水泥砂浆强度降低了17%,M7.5水泥砂浆强度降低了23.8%,M10水泥砂浆强度降低了25.2%。
2.2.2 冻融次数对水泥砂浆冻融性质的影响
试验分别研究了M2.5、M5、M7.5和M10水泥砂浆在5d、30d、60d的在不同冻融循环次数下的抗压强度,可见水泥砂浆的极限强度与冻融循环的次数呈线性关系,但是水泥掺量大的水泥砂浆试件受冻融循环的影响大,对水泥掺量较少的水泥砂浆试件而言,冻融循环对其影响相对小一些。
3假设经验公式
水泥砂浆的极限抗压强度与冻融循环次数存在着线性关系,本文做如下假设:
根据回归分析得出的经验公式的参数,计算了冻融循环后水泥砂浆的抗压强度,并求得了根据计算模型得到的抗压强度与试验得到的抗压强度之间的相对误差基本都在7%以内,可见具有相当高的精度,说明本文得出的计算模型能够近似的反应水泥砂浆在冻融循环作用下抗压强度的变化规律,可以用于工程中的近似计算。
4 结论
通过对不同冻融循环次数和不同水泥掺量的水泥砂浆单轴受力状态下的强度和变形性能试验结果的分析,得出如下结论:
(1)随着冻融循环的进行,水泥砂浆试件的表面不再光滑,逐渐有颗粒脱落,冻融循环后,水泥砂浆试件的单轴抗压强度降低,在5次冻融循环左右,降低幅度不明显,在经历60次冻融循环后,单轴抗压强度降低30%左右。
(2)随冻融循环次数的增加,水泥砂浆应力应变关系曲线逐渐扁平,峰值应力点明显下降和右移,表明抗压强度降低,峰值应力点的应变成倍地增大。
(3)得出了冻融循环腐蚀下水泥砂浆抗压强度随冻融次数变化的计算公式,并与试验数据进行比较,具有很高的准确性,可用于实际工程的近似计算。
参考文献
[1]卫军,李斌,赵霄龙.混凝土冻融耐久性的试验研究.湖南城市学院学报(自然科学),Vo1.24.No.6.1-5.
[2]潘钢华,秦鸿根,孙伟,张金山,王修田,李松泉,黄卫华,姜阳.粉煤灰混凝土冻融破坏机理研究.建筑材料学报.Vo1.5,No.l.2002:37-41.
[3]覃丽坤.高温及冻融循环后混凝土多轴强度和变形试验研究.大连理工大学博士学位论文.
[4]杨更社,谢定义,张长庆.岩石损伤特性的CT识别[J].岩石力学与工程学报,1996,(1):48-54.
作者简介:郑楠(1982,10-),女,工学硕士,辽宁省城市建设学校,助理讲师
