網站地圖 原創論文網,覆蓋經濟,法律,醫學,建筑,藝術等800余專業,提供60萬篇論文資料免費參考
主要服務:論文發表、論文修改服務,覆蓋專業有:經濟、法律、體育、建筑、土木、管理、英語、藝術、計算機、生物、通訊、社會、文學、農業、企業

超高強水泥基復合材料的性能與用途

來源:原創論文網 添加時間:2019-01-31

  摘    要: 與傳統水泥基復合材料相比, 超高強水泥基復合材料具有耐腐蝕強、抗壓性能好以及耐磨損等方面優勢, 超強耐久性能較為理想, 是推動建筑行業持續行發展的重要材料, 極具研究價值。本文將以超高強水泥基復合材料分析為切入點, 通過對此種材料實際性能與用途的分析, 對超高強水泥基復合材料與其制品展開全面探究, 期望能夠為超高強水泥復合材料研究提供一定啟示。

  關鍵詞: 制品; 超高強水泥基復合材料; 材料性能; 檢查井;

  1 前言

  作為建筑建設使用量最大的建筑材料, 水泥基材料在國內各類型建設工程中都有著極為廣泛的應用。根據有關部門統計, 早在2014年, 國內商品混凝土使用方量就已經超過了15億方, 且呈現出了明顯的上升趨勢。隨著國內自然資源消耗量的不斷增加, 環境負荷也在持續加大, 此時需要對水泥基材料性能進行改善, 要通過對其服役期限進行延長的方式, 有效降低建筑施工對于自然環境所產生的影響, 因此超高強水泥基復合材料開始出現。

  2 超高強水泥基復合材料

  現階段, 國內外并沒有對超高強水泥基材料做出明確解釋。按照國際對混凝土研究與使用情況分析, 可以將≥60MPa的混凝土視為是高強混凝土, 將100MPa以上混凝土視為是超高強混凝土[1]。此種材料主要由高效減水劑、水泥以及沙石等組成, 并摻有一定量的硅灰、粉煤灰以及F礦粉等礦物摻合料, 在經過普通生產工藝處理之后, 便可以得到超高強混凝土。

  高強混凝土發展主要經歷了三個階段:第一, 20世紀30年代, 通過提高工藝水平以及降低水膠比的方式, 獲得高等級混凝土;第二, 20世紀60年代, 開始對高性能減水劑進行使用, 并對低水膠比下混凝土流動性進行強化, 配制出高強度混凝土;第三, 從60年代到現在, 礦物摻合料與外加劑的合理運用, 使得高強混凝土獲取效率得到了顯著提升。

  3 復合材料主要性能與用途

  通過不斷優化, 超高強水泥基材料性能要遠遠優于普通復合材料, 可以有效降低建筑結構自重, 以達到突破自重限制, 確保鋼筋混凝土可以得到切實發展的目標。根據有關機構研究表明, 一般建筑體系結構自重如果是有效荷載的8-10倍, 會對其性能形成嚴重制約, 但在對超高強水泥材料進行使用之后, 建筑自重得到了有效控制, 材料使用量以及生產、運輸等環節中的能源消耗量也達到了切實降低的目標, 為現代建筑行業發展奠定了良好基礎[2]。

  由于超高強水泥材料具備良好工作性、耐久性以及強度, 所以其可以在建筑物、大跨度橋梁以及海底隧道等工程中進行使用。目前, 此種材料已經在地下、橋梁、隧道以及港口等多個工程領域中得到了廣泛應用, 其所具備的經濟效益以及社會效益得到了有效發揮。

  4 制品分析

  在此將以檢查井蓋為例, 對超高強水泥基復合材料制品展開分析與研究。
 

超高強水泥基復合材料的性能與用途
 

  4.1 背景介紹

  檢查井是交通信號、電力以及通訊等地下管線設施內, 用于設備安裝、連接以及檢查的豎向構筑物。一般檢查井都是由井蓋、井座以及井身等所組成的, 在通訊以及電力等公共設施保護中發揮著極為重要的作用。

  傳統檢查井蓋多為鑄鐵生產產品, 具有材料存在局限以及加工能耗較大等方面的問題, 并不利于環境保護以及工程造價, 且經常出現被盜以及損壞等問題, 會使國家經濟受到直接損失。所以檢查井蓋生產開始出現轉變, 超高強水泥基復合材料檢查井蓋開始出現并使用。此種井蓋是經過大型機械壓制成型的, 支撐做寬度0.4米, φ700mm[3]。

  4.2 試驗方案

  (1) 在此將通過試驗, 選擇出此類檢查井蓋最有配合比。在具體進行試驗過程中, 試驗人員應先對相關檢驗標準進行明確:首先需按照GB26537-2011相關標準, 對檢查井蓋承載能力等級展開監測;其次在井蓋表面存在0.2mm寬度裂縫時, 要保證裂縫荷載要在125 kN或以上, 破壞荷載要保持在250 kN或以上;最后D400級以及C250級, 應保證鋼纖維混凝土強度可以滿足50等級以上要求, 而A15級以及B125級要滿足40等級以上鋼纖維混凝土強度要求[4]。

  (2) 實施本次試驗的目的, 就是為了選擇出最佳配合比, 并要對配合比中水量展開科學調整, 以對材料流動性進行保證, 確保大型壓力成型機械壓力成型效果。由于本次試驗所做井蓋為φ700mm重型井蓋, 所以按照相關標準, 鋼纖維井蓋幾何尺寸, 井蓋外徑、井口尺寸、井蓋擱置面寬度分別為700mm、620mm以及40mm[5]。經過分析, 井蓋厚度設置為60、70mm兩種。

  (3) 本次試驗對兩種車輛承受荷載進行了模擬:第一, 水平荷載, 即車輛在制動時對井蓋所形成的荷載;第二, 豎向荷載, 車輛運動、井蓋自重以及車輛載重所形成的沖擊荷載。在測試時, 會運用厚度40mm、直徑φ356mm剛性墊塊與厚度10mm橡膠墊塊對均布輪壓荷載展開模擬, 并會運用環形鋼圈對周邊簡支約束進行模擬。按照CJ/T3012-93標準規定, 如果剛性墊塊直徑為φ356mm, 則其面積與200×500mm車輛輪壓接觸面積相同, 與GB26537-2011規范要求相符[6]。

  (4) 按照井蓋受力方式, 要在井蓋不同位置設置電阻應變計設備, 要重點在井蓋底面正中心以及路基中心190mm處進行設備粘貼。同時在進行實驗過程中, 要通過對機電式百分表的使用, 對應變采集儀進行連接, 以對檢查井受力應變變化情況展開實時監測。技術人員要將機電式百分表分別布置在井蓋邊緣、井蓋底部中心以及距離中心210mm等位置, 以對井蓋展開全面監測。在實施加載試驗過程中, 應對剛性墊塊與拉應力傳感器位置展開科學調整, 要保證其幾何中心能夠與井蓋相互重合, 以對加載受力均勻性進行保證, 確保豎向加載速率可以被控制在1-3kN/s范圍內, 并要對0.2mm裂縫出現時裂縫荷載進行記錄, 要通過持續性進行加載的方式, 對試件破壞荷載進行確定。

  4.3 井蓋試件破壞狀態分析

  在不添加鋼纖維情況下, 試件破壞相對較為集中, 很容易會在某點受到破壞后, 延伸形成相應裂縫, 與中心位置受力不均勻有著直接關聯。如果試件出現裂縫, 表明其骨料存在斷裂問題, 會使試件快速受到破壞, 造成受力集中地區塊狀出現快速脫落問題。而在加入一定量鋼纖維之后, 試件破壞裂縫會呈現出較為均勻的情況, 裂縫會均勻分布在破壞底面, 部分鋼纖維會被拉出。而鋼纖維的拔出, 可以在一定程度上對裂縫發展速度形成控制, 防止井蓋出現大幅度變形的情況, 也保證材料基體到達極限應變的時間可以得到有效推遲, 以對井蓋使用壽命進行延長。

  試件在進行受壓過程中, 其邊緣會因為鋼圈支撐作用而出現翹起情況, 會在鋼圈支撐上方以及圓形鋼板間產生正面裂縫, 主要是因為鋼板界面處出現水平方向滑移以及邊緣位置產生豎向裂縫所造成的, 板件被擠壞受剪連接件達到極限承載力與此區域正處于剪力最大部位, 所以在井蓋處于極限狀態時, 試件中的剪力會主要分布在中心直徑為356mm圓圈到邊緣部分位置, 如果此部分出現裂縫, 則表明試件受到剪切破壞, 應對其展開針對性分析。

  4.4 井蓋性能分析

  在此將以此井蓋與市場廣泛使用類型井蓋實施性能對比分析的方式, 對超高強水泥基復合材料所制成的井蓋產品性能進行明確。

  (1) 普通混凝土井蓋制造成本較為低廉, 且制作過程較為簡單, 但卻沒有較大回收價值, 笨重以及承載力不足缺點較為明顯, 同時開啟困難以及耐久性能差的特征, 也會對其使用形成限制, 因此其多應用于人行道之中, 應用范圍較為有限。

  (2) 超高強水泥基復合材料井蓋具備良好的力學性能, 所有性能都與鑄鐵井蓋相似, 且有著耐久性強以及使用期限長等方面的優勢, 但其也沒有較高回收價值, 存在開啟困難、笨重以及承載力等缺點。但由于其優勢較為突出, 在城市綠化帶、道路以及人行道等處都能對其進行使用。

  (3) 鑄鐵井蓋具有高強度、剛度以及抗沖擊力較強等方面的優勢, 但其同時也存在著容易被盜取, 車輛經過噪聲較大以及容易發生跳動等問題, 會對周邊居民正常生活形成一定影響。

  通過對比可以發現, 在摻入鋼纖維材料之后, 井蓋性能得到了有效提升, 成本也得到了合理控制。在相同質量條件下, 井蓋基本力學性能得到了有效改善, 且經濟效益較為突出, 有著較為可觀的發展前景, 值得推廣。

  5 結束語

  通過本文對超高強水泥基復合材料相關內容的闡述, 使我們對該類型材料以及材料性能等有了更加清晰的認知。目前國內超高強水泥基復合材料研究已經達到了一定水平, 但材料水化研究還沒有對鋼纖維加入影響展開更加深度的分析。按照實踐操作發現, 在摻入鋼纖維之后, 水泥材料水化放熱會受到直接影響, 所以該方面研究是極有必要的, 還需要廣大同仁展開進一步分析。

  參考文獻:

  [1] 孫愛麗.超高強水泥基復合材料及其制品探析[J].中國科技投資, 2017 (8) .
  [2]張宇.超高強水泥基復合材料及其制品研究[D].青島理工大學, 2015.
  [3]王軍委.超高強水泥基復合材料制備技術研究[D].青島理工大學, 2014.
  [4]張志豪, 余睿, 水中和, 等.生態型超高強混凝土的制備與性能研究[J].混凝土與水泥制品, 2018 (1) :1~5.
  [5]杜豐音, 金祖權, 于泳.超高強水泥基材料的力學及耐久性能[J].材料導報, 2017 (23) :44~51.
  [6] 張高雷, 劉玉杰, 耿國偉.一種新型低密超高強水泥漿體系研究與探索[J].中國造船, 2017 (a1) :457~461.

重要提示:轉載本站信息須注明來源:原創論文網,具體權責及聲明請參閱網站聲明。
閱讀提示:請自行判斷信息的真實性及觀點的正誤,本站概不負責。
我們的服務
聯系我們
相關文章
极速11选5哪里查开奖