加速老化環境下E玻纖織物增強硅酸鹽水泥基薄板拉伸性能試驗研究

王東

【摘 要】本文通過試驗研究了加速老化環境下E玻纖織物網增強的硅酸鹽水泥基混凝土薄板的拉伸力學性能，得出結論：在硅酸鹽水泥薄板中鋪設E玻纖織物網，在一定時間范圍內，對薄板的抗拉強度具有較好的增強效果，可以用于臨時結構，或短期利用E玻纖織物網增強效果的結構。

【關鍵詞】織物增強混凝土;加速老化;硅酸鹽水泥;拉伸

中圖分類號：TU528.043? TU375.1 文獻標識碼： A 文章編號： 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

織物增強混凝土具有耐火性、抗裂性、耐腐蝕性好以及高強、高延性等諸多優點[1-4]，因此將其應用于土木工程領域的研究得到國內外越來越多的重視。

E-玻璃纖維與其它纖維相比，既具有較好的強度，又具有低廉的價格，但因與硅酸鹽水泥基材料結合使用會存在堿腐蝕問題，限制了其在這方面的研究與應用。然而上述堿腐蝕需要較長的時間歷程，能否將E-玻纖對硅酸鹽水泥基混凝土的短期增強效果用于工程？比如說用于臨時結構，或用于承擔永久性水泥基模板的施工荷載等方面，這就需要知道E-玻纖增強硅酸鹽水泥基混凝土因堿腐蝕造成的強度降低歷程，目前國內外對這方面的研究尚未見報道。

本文通過試驗研究了加速老化環境下E玻纖織物網增強的硅酸鹽水泥基混凝土薄板的拉伸力學性能，希望為該類型薄板的工程應用提供理論依據。

1 試驗概況

1.1 試驗材料

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。本次試驗分別澆筑了9個尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm和9個尺寸為160mm×40mm×40mm的水泥砂漿試塊，分別用于基體的抗壓和抗折強度測試，結果見表1

1.1.2 織物網

試驗采用的織物網由E玻纖纖維束通過紗線縫編而成，網孔尺寸為5mm×5mm，實物如圖1所示，力學性能參數如表2所示。

1.2 試驗設計

以織物鋪設層數和加速老化天數為變化參數，本次試驗制作了12組共36個E玻纖織物增強硅酸鹽水泥基薄板試件（每組3個相同試件），尺寸為250mm×50mm×15mm，試驗標距為130mm。所鋪設的織物網縱向纖維束均為5股。通過在80℃恒溫水浴箱中養護進行試件的加速老化，玻璃纖維在恒溫水浴箱中老化1天相當于年平均氣溫12℃時自然老化4.2年[5]。試件編號和分組見表3。

1.3 試件制作

采用分層澆筑分層鋪網的方法制作薄板。模板由底模和四周的四個側模組成，側模高度為設計薄板厚度。薄板制作時，先支好底模和側模，并放置在砂漿振動臺上，然后在模板內澆一層水泥砂漿并振實后鋪一層織物網，再澆一層水泥砂漿并振實后再鋪一層織物網，按此步驟鋪好所有織物網，最后澆筑水泥砂漿至與側模頂面相平并振實。澆筑完成后養護24小時拆模，再定期灑水養護至28天，然后將試件放置在80℃恒溫水浴箱中，放置達規定天數后取出，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行試驗。

1.4 試驗裝置及加載方案

試驗在WD-10E 型萬能試驗機（最大試驗拉力10KN，最小試驗拉力0.1N，南京斯貝科測試儀器有限公司生產）上進行。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，試驗裝置見圖3。

2 試驗結果及分析

2.1 試件破壞過程與破壞形態

本次試驗所有試件的破壞過程及破壞形態基本相似。

加載初期，試件的荷載-位移曲線基本呈線性增長關系，此階段試件處于彈性狀態;然后隨著不斷加載，首先在試件的中間部位出現一條接近水平的細微裂縫，該裂縫一經形成，其寬度增加迅速，隨后很快試件達極限承載力，瞬間破壞，破壞形態如圖4所示。整個破壞過程僅產生了一條裂縫，并且試件在破壞前無明顯征兆，具有脆性破壞的特點。

2.2 承載力結果及分析

試驗承載力結果見表4，表中平均拉伸強度為每組3個試件中有效試件抗拉強度的平均值。

由表4可知，加速老化時間為0天、1天、6天、12天，相比未鋪設織物網的試件，鋪設一層織物網試件的抗拉強度分別提高35.2%、32.5%、15.6%、1.1%;鋪 設二層織物網試件的抗拉強度分別提高46.3%、46.1%、35.6%、0.6%。

由以上數據可知，在硅酸鹽水泥基薄板中鋪設E玻纖織物網可以提高抗拉強度，在一定加速老化時間內，鋪設兩層織物網的提高幅度明顯高于鋪設一層;隨著加速老化天數的增加，E玻纖織物網對薄板的抗拉強度的增強效果總體上呈降低趨勢。加速老化1天和6天，增強效果比較好;加速老化12天，由于織物網受堿腐蝕嚴重，增強效果接近于0。

根據以上分析，采用E玻纖織物網增強硅酸鹽水泥基薄板，可以用于臨時結構，或短期利用E玻纖織物網增強效果的結構。

3 結論

（1）在硅酸鹽水泥薄板中鋪設E玻纖織物網，在一定時間范圍內，對薄板的抗拉強度具有較好的增強效果;

（2）采用E玻纖織物網增強硅酸鹽水泥基薄板，可以用于臨時結構，或短期利用E玻纖織物網增強效果的結構。

【參考文獻】

[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.短纖維和織物增強混凝土薄板試驗研究[J].土木工程學報，2005，38（11）：58-63.

[3]田穩苓，劉曉錚，趙曉艷，等.玻璃纖維編織網增強混凝土薄板力學性能研究[J].河北工業大學學報，2013，42（6）：83-87.

[4]Jesse，F.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期強度的預測[A].中國硅酸鹽學會房建材料專業委員會第四屆年會論文集第九分冊[C].北京：中國建筑材料工業出版社，1988：55-58.※基金項目：中鐵建設集團有限公司2018年度科技研發計劃項目資助（LX18-37）。