亚高温下不同粉煤灰掺量高延性混凝土的力学性能
发布时间：2022-01-10 09:55
为了研究亚高温下粉煤灰掺量对高延性混凝土（ECC）力学性能的影响,对2组不同粉煤灰掺量的ECC试件进行了拉-压性能测试,并从微观尺度探究了亚高温下ECC力学性能的变化机理.试验结果表明,温度在20～200℃内时,2组不同粉煤灰掺量的ECC试件的抗压强度均随温度升高而增大,且在受拉时均表现出拉伸高延性.当温度为100和200℃时,粉煤灰掺量较低的ECC的初始开裂强度、最大拉伸强度与拉伸应变均出现明显劣化,而粉煤灰掺量较高的ECC则变化趋势相反.在微观尺度,200℃时PVA纤维自身的拉伸强度较20℃时降低了44%,导致纤维在粉煤灰掺量较低的ECC中易于被拔断.因此,高掺量粉煤灰有利于亚高温下ECC的拉伸力学性能.
【文章来源】：东南大学学报(自然科学版). 2020,50(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
单纤维拔出试验装置示意图(单位:mm)
图2给出了2组不同粉煤灰掺量的ECC在不同温度下的抗压强度.由图可知,粉煤灰掺量较高的ECC的抗压强度明显低于粉煤灰掺量较低的ECC.常温20 ℃下,试件M1和M2的抗压强度分别为46.3和21.5 MPa,相比于试件M1,试件M2的抗压强度降低了53%,说明粉煤灰掺量较高的ECC的基体较弱.究其原因在于,粉煤灰掺量增加大大减少了ECC内水泥掺量,从而使水化产物减少,导致抗压强度降低.此外,尽管粉煤灰的火山灰效应可使强度在后期有所增加,但是在28 d龄期时粉煤灰颗粒在ECC内基本还仅为惰性填充料.另一方面,随着温度的增加,2组不同粉煤灰掺量的ECC的抗压强度均逐渐增长.200 ℃时,试件M1和M2的抗压强度分别为59.8和30.8 MPa,相比于20 ℃时分别增长了29%和43%.究其原因在于,高温环境促使未水化水泥继续水化生成水化硅酸钙,激发了ECC内粉煤灰的火山灰活性,粉煤灰与水泥水化产生的氢氧化钙发生火山灰反应,生成水化硅酸钙产物.此外,高温还使得ECC内的自由水蒸发,水泥凝胶层变紧密,增加了范德华力,强化了已经硬化的水泥浆体[10].
2组不同粉煤灰掺量的ECC三个试件在不同温度下的拉伸应力-应变关系曲线见图3.由图可知,ECC在拉伸荷载下表现出3个受力阶段.在初始受力阶段,没有裂缝产生,ECC的拉伸应力呈线弹性增长,直至ECC试件出现第1条微裂缝;随后进入类金属-应变硬化阶段,试件出现多缝开裂现象,随着拉伸应变的增长,裂缝宽度基本保持不变,裂缝条数逐渐增多;试件上某一条微裂缝出现集中扩展,直至发生断裂破坏,曲线进入应变松弛阶段.曲线中与弹性阶段结束点对应的拉伸应力即为ECC的初始开裂强度,最大拉伸应力定义为ECC的拉伸强度,与最大应力点对应的拉伸应变值为ECC的最大拉伸应变.与普通混凝土的脆性断裂模式不同,在拉伸荷载下,2组不同粉煤灰掺量的ECC在20～200 ℃范围内均表现出高延性特性,初始弹性阶段结束后均呈现出明显的应变硬化现象.如图3所示,温度为20和50 ℃时,试件M1的初始开裂强度和拉伸强度明显高于试件M2,这是由于粉煤灰掺量的增加导致内部水泥掺量减少,基体的断裂韧性降低,基体更容易开裂,同时PVA纤维与基体之间的界面变弱,导致拉伸强度降低.然而,当温度升高至100和200 ℃时,试件M1和M2的初始开裂强度与拉伸强度之间的差值逐步缩小,200 ℃下其拉伸强度基本相同.与20 ℃相比,200 ℃下试件M1的拉伸强度与最大拉伸应变均显著降低,而试件M2的变化不明显.在20、50 ℃下试件M1和M2的最大拉伸应变差异不明显,但是在100和200 ℃下试件M2的最大拉伸应变明显高于试件M1.
本文编号：3580505
【文章来源】：东南大学学报(自然科学版). 2020,50(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
单纤维拔出试验装置示意图(单位:mm)
图2给出了2组不同粉煤灰掺量的ECC在不同温度下的抗压强度.由图可知,粉煤灰掺量较高的ECC的抗压强度明显低于粉煤灰掺量较低的ECC.常温20 ℃下,试件M1和M2的抗压强度分别为46.3和21.5 MPa,相比于试件M1,试件M2的抗压强度降低了53%,说明粉煤灰掺量较高的ECC的基体较弱.究其原因在于,粉煤灰掺量增加大大减少了ECC内水泥掺量,从而使水化产物减少,导致抗压强度降低.此外,尽管粉煤灰的火山灰效应可使强度在后期有所增加,但是在28 d龄期时粉煤灰颗粒在ECC内基本还仅为惰性填充料.另一方面,随着温度的增加,2组不同粉煤灰掺量的ECC的抗压强度均逐渐增长.200 ℃时,试件M1和M2的抗压强度分别为59.8和30.8 MPa,相比于20 ℃时分别增长了29%和43%.究其原因在于,高温环境促使未水化水泥继续水化生成水化硅酸钙,激发了ECC内粉煤灰的火山灰活性,粉煤灰与水泥水化产生的氢氧化钙发生火山灰反应,生成水化硅酸钙产物.此外,高温还使得ECC内的自由水蒸发,水泥凝胶层变紧密,增加了范德华力,强化了已经硬化的水泥浆体[10].
2组不同粉煤灰掺量的ECC三个试件在不同温度下的拉伸应力-应变关系曲线见图3.由图可知,ECC在拉伸荷载下表现出3个受力阶段.在初始受力阶段,没有裂缝产生,ECC的拉伸应力呈线弹性增长,直至ECC试件出现第1条微裂缝;随后进入类金属-应变硬化阶段,试件出现多缝开裂现象,随着拉伸应变的增长,裂缝宽度基本保持不变,裂缝条数逐渐增多;试件上某一条微裂缝出现集中扩展,直至发生断裂破坏,曲线进入应变松弛阶段.曲线中与弹性阶段结束点对应的拉伸应力即为ECC的初始开裂强度,最大拉伸应力定义为ECC的拉伸强度,与最大应力点对应的拉伸应变值为ECC的最大拉伸应变.与普通混凝土的脆性断裂模式不同,在拉伸荷载下,2组不同粉煤灰掺量的ECC在20～200 ℃范围内均表现出高延性特性,初始弹性阶段结束后均呈现出明显的应变硬化现象.如图3所示,温度为20和50 ℃时,试件M1的初始开裂强度和拉伸强度明显高于试件M2,这是由于粉煤灰掺量的增加导致内部水泥掺量减少,基体的断裂韧性降低,基体更容易开裂,同时PVA纤维与基体之间的界面变弱,导致拉伸强度降低.然而,当温度升高至100和200 ℃时,试件M1和M2的初始开裂强度与拉伸强度之间的差值逐步缩小,200 ℃下其拉伸强度基本相同.与20 ℃相比,200 ℃下试件M1的拉伸强度与最大拉伸应变均显著降低,而试件M2的变化不明显.在20、50 ℃下试件M1和M2的最大拉伸应变差异不明显,但是在100和200 ℃下试件M2的最大拉伸应变明显高于试件M1.
本文编号：3580505
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