1 試驗材料及方法

    本試驗采用最佳配比即骨料、填料和粘接劑按8∶1∶1 混合使用。其中粗、細骨料采用最佳配比63∶37[1 ]的高強度花崗巖,粘接劑配方如表1 所示

                          表1 　粘接劑配方

PC 制作工藝如圖1

                                         圖1     PC 制作工藝

   分別采用水泥、粉煤灰、Al₂O^₃粉末、CaO 粉末、玻璃纖維作填料,按上述工藝澆注成40mm ×40mm ×160mm 的混凝土試樣。將試樣固化7 天后放入抗折夾具中在300kN 液壓萬能試驗機上進行抗折強度測試(加載速度50N/ s ±5N/ s) 。試樣折斷后,取半個試樣放入抗壓夾具中進行抗壓強度測試( 加載速度5kN/s±0.15kN/s) 。將另一半試樣室溫固化28 天后進行抗壓強度測試。在研究尼龍纖維對PC 性能影響時采用邊長7107cm 的模具,增強材料在模具中分四層平放,每層放置方向平行,相鄰兩層互相垂直。試樣成品制成后放在80 ℃烘干箱內(nèi)烘干20h ,取出試樣進行PC性能測試。為了研究比尺效應(yīng)對PC 材料性能影響, 分別采用了邊長分別為7107cm、5150cm 和4100cm 的立方體模具,利用上述工藝制取試樣,進行了劈裂抗拉強度的測試。

2 　試驗結(jié)果分析

2.11 　填料對PC性能影響

　  在環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、樹脂混凝土中均加入填料以改善其性能,從復合材料角度分析,填料實際為一種增強材料。本文采用五種不同填料制取試樣,性能測試如表2。

表2 　填料對PC性能影響

    試驗發(fā)現(xiàn),尼龍纖維的加入使PC性能有所提高。從劈裂面來看,尼龍纖維已經(jīng)完全斷開,這說明尼龍纖維和PC良好粘合,在PC中起到一定增強作用。尼龍纖維是一種纖細并且柔韌的織狀物材料,它的彈性模量較大,受力后不易變形^[3] 。尼龍纖維通過與PC材料的復合作用提高了PC材料的強度,利用了尼龍纖維承受高強度應(yīng)力的能力和基體高聚物的切變性及其與尼龍纖維的粘合性能來傳遞應(yīng)力。當尼龍纖維與基體出現(xiàn)相同的應(yīng)力變形時,纖維中的應(yīng)力要比基體中的應(yīng)力大得多,即尼龍纖維承擔了大部分載荷。只有在纖維排列方向與載荷方向一致時,才起到增強作用。尼龍纖維與PC之間界面粘結(jié)力一定要高,否則基體中的剪切應(yīng)力難以通過界面的粘結(jié)作用傳遞給纖維,尼龍纖維不能起到承受大部分載荷的作用,也就不能起到增強PC的作用。

2.1.3 　試樣尺寸對聚合物混凝土性能影響

    試驗采用三種不同尺寸的模具制備試樣,結(jié)果如表4。

                        表4 　不同尺寸試件的劈裂抗拉強度

    由表面得到不同尺寸立方體試件與土木工程中常用的邊長7107cm 立方體標準試件的比尺效應(yīng)系數(shù),如表5 。

                表5 　不同尺寸立方試件與標準件換算系數(shù)

   　                      圖2 　PC 試樣比尺效應(yīng)

    從圖2可以看出試件尺寸和對應(yīng)的劈裂抗拉強度換算系數(shù)呈線性關(guān)系,因此可以推算出研究范圍內(nèi)任一尺寸試件的劈裂抗拉強度。從表4中的數(shù)據(jù)可以看出,試樣尺寸越大,劈裂抗拉強度反而低,其原因可歸結(jié)到混凝土拉伸破壞模型上^[4] 。因為混凝土未承受載荷前就存在微裂紋和缺陷,即“薄弱環(huán)節(jié)”,從統(tǒng)計理論來看,試件尺寸增加,“薄弱環(huán)節(jié)”出現(xiàn)的概率也增加,性能也會下降。實際生產(chǎn)中應(yīng)考慮到這一方面。

3 　結(jié)論

(1) 粉煤灰是一種比較理想的聚合物混凝土填料。

(2) 尼龍纖維作為增強材料可以顯著提高PC的劈裂抗拉強度。

(3) 試件尺寸對聚合物混凝土性能有很大影響,試件尺寸增加,劈裂抗拉強度反而降低。

參考文獻

[1]忻秀卿. 聚合物混凝土復合材料的技術(shù)進展[J] . 新型建筑材料,1992 ,19 (2) :28 - 29.

[2]陳義初,譯. 粉煤灰的實際研究及其工程應(yīng)用[M] . 北京:人民交通出版社,1992.

[3]陳正鈞,等. 耐蝕非金屬材料及應(yīng)用[M] . 北京:化學工業(yè)出版社,1995 , (3) :86 - 89.

[4]姜福田. 混凝土力學性能測試[M] . 北京:中國鐵道出版社,