冻融循环条件下对水泥砂浆强度的影响

【中图分类号】 TU52810 【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 - 6864 (2010) 03 - 0010 - 02
对一些已建建筑 ,在设计时由于没有考虑砂浆的 抗冻性能 ,水泥砂浆的强度在冻融循环反复作用下发 生破坏的现象时有发生 ,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 。 1 实验方案和实验方法 111 实验方案设计
6171
5188
M10
1013
913
8163
717
212 冻融次数对水泥砂浆冻融性质的影响 如图 2 所示 ,试验分别研究了 M215 、M5 、M715 和
M10 水泥砂浆在 5d 、30d 、60d 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 。
环对砂浆强度的影响是非常明显的 ,在冻融循环作用下 ,水泥砂浆冻融循环前后的抗压强度之比与循环的次数成
线性关系 ,并求出了冻融循环下水泥砂浆强度的计算模型 ,通过与试验数据的比较 ,计算模型的精度较高 ,为水泥
砂浆在冻土和季节性冻土地区的合理使用及工程设计提供了理论依据 。
【关键词】 水泥砂浆 ;冻融循环 ;抗压强度 ;耐久性
由表 1 和图 2 可以看出 ,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 :
f′= f [ 1 - (αN + β) ]
(1)
式中 , f′为冻融循环后水泥砂浆的极限抗压强度 ; f 为冻融循环前水泥砂浆的极限抗压强度 ;α、β为与水
泥砂浆冻融循环有关的系数 ; N 为水泥砂浆冻融循环
(2) 水泥砂浆的冻融破坏 ,主要是由水泥砂浆内 部和表面的水冻结膨胀产生的 ,为了提高水泥砂浆的 抗冻性 ,工程中应使其尽量处于相对干燥的环境中 。
(3) 得出了冻融循环条件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 。
参考文献
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2188 2197 3103 2166 2179 4166 2139 215 414 5171 5188 219 5127 5143 2195 4173 4194 4125 7142 7129 - 1178 6184 6171 - 1194 6115 5188 4159 919 913 - 6145 9113 8163 - 5179 812 717 - 6149
(a) 5 次时的水泥砂浆 (b) 60 次时的水泥砂浆 图 1 不同冻融次数后水泥砂浆的外表面
灵敏度 。与计算机相联还可实现控制 、检测和数据处 理的自动化 。每组试件为 6 件 ,取 6 个试件试验结果 的算术平均值作为该组砂浆试件的抗压强度测定结 果 ,精确至 011MPa 。
试验步骤如下 : (1) 试压前 ,应将试件表面刷净擦干 。 (2) 必须将试件的侧面作为承压面进行抗压强 度试验 。 (3) 将试件置于压力机下压板的中心位置 ,开动 压力机 ,直至试件破坏 。加荷速度必须均匀 ,一般每秒 钟的加荷速度为预定破坏荷载的 10 %。记录破坏荷 载 F。 2 结果分析 211 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经换算后的应 力值 。由表可知 ,冻融循环次数在 5 次时 ,水泥砂浆强 度降低范围是 912 %～1311 % ;30 次时 ,水泥砂浆强度 与初始状态相比降低范围是 1313 %～1612 % ;经过 60 次冻融循环 ,M215 水泥砂浆强度降低了 1617 % ,M5 水 泥砂浆强度降低了 17 % ,M715 水泥砂浆强度降低了
0175
经过回归分析得出了水泥砂浆冻融循环的相关 系数 α、β分别为α= 01003 ,β= 010234 ,相关系数 R2 =
表 3
砂浆 类型
M215 M5 M715 M10
水泥砂浆的相对误差
冻融 5 次
冻融 30 次
冻融 60 次
计算 试验 误差 计算 试验 误差 计算 试验 误差 ΠMPa ΠMPa Π% ΠMPa ΠMPa Π% ΠMPa ΠMPa Π%
10
低 温 建 筑 技 术
2010 年第 3 期 (总第 141 期)
冻融循环条件下对水泥砂浆强度的影响
史建军 , 宁宝宽 , 郑 楠
(沈阳工业大学 建筑工程学院 , 沈阳 110780)
【摘 要】 实验室做了水泥砂浆冻融循环试验 ,探讨了影响水泥砂浆强度的各因素 。试验结果表明 ,冻融循
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 。图 1 所示为在不同冻融次 数后 M215 水泥砂浆的外表面 ,可以看出随着冻融次 数的增加 ,水泥砂浆表面脱落 ,60 次循环后质量损失 在 12 %左右 。
试验设备采用微机控制式电子万能材料试验机 , 它对载荷 、变形 、位移的测量和控制有较高的精度和
由表 3 可以看出 ,本文采用的计算模型 ,冻融循环 后水泥砂浆抗压强度的计算值与试验值的相对误差 , 基本都在 615 %以内 ,说明本文得出的计算模型能够 很好的反应水泥砂浆在冻融循环作用下抗压强度的 变化规律 。 3 结语
(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 。
的次数 。
根据本文所做的假设经验公式 ,得到冻融循环前
后水泥砂浆的极限抗压强度之比与冻融循环次数的
关系如表 2 所示 。
表 2
f′Πf 与冻融循环次数的关系
冻融次数Πn
M215
M5
M715
M10
5次
0199
0199
0195
0191
30 次
0193
0191
0187
0184
60 次
0183
0183
0176
[ 基金项目 ] 辽宁省教育厅基金资助项目 (2009A551) 和沈阳工业大学青年学术骨干基金资助 (521100401)
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本文的冻融循环试验 ,参照我国北方地区早晚的 温差变化 ,冻结和融化温度分别为 - 20 ℃和 + 10 ℃,冻 结时在 - 20 ℃的恒温冷冻箱中 ,融化时在 + 10 ℃的恒温 潮湿养护箱中 。冻融循环一个周期为 24h ,在 - 20 ℃的 条件下冻结 12h ,然后在 + 10 ℃条件下融化 12h。 112 实验过程
参照中华人民共和国行业标准《建筑砂浆基本性 能 试 验 方 法》, 制 作 了 尺 寸 为 7017mm ×7017mm × 7017mm 的立方体试件 ,试件配制强度分别为 M215 、M5 、 M715 、M10 共四种 ,试件在 28d 龄期时开始进行冻融循 环试验 。试验前两天把冻融试件从养护室取出 ,进行 外观检查 ,随后放入 15～20 ℃的水中浸泡 ,浸泡的水面 应至少高出试件顶面 20mm ,该两组试件浸泡两天后取 出 ,并用毛巾轻轻擦去表面水分 。冻融试件置入篮筐 进行冻融试验 。篮筐与容器底面或地面驾高 20mm ,篮 筐内各试件之间应至少保持 50mm 的间距 。为了探讨 和分析不同冻融循环次数和不同强度水泥砂浆的力学 性能的影响 ,设计了 5d、30d、60d 的冻融次数 。
[5 ] 郑楠 1 环境侵蚀条件下水泥砂浆力学性能的试验研究[ D ]1 沈 阳 :沈阳工业大学 ,20071
[ 收稿日期 ] 200ຫໍສະໝຸດ Baidu - 12 - 15 [ 作者简介 ] 史建军 (1975 - ) ,男 ,辽宁沈阳人 ,讲师 ,从事建筑
工程方面的教学与研究工作 。
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史建军等 :冻融循环条件下对水泥砂浆强度的影响
11
2318 % ,M10 水泥砂浆强度降低了 2512 %。因此 ,冻融 循环后砂浆的力学性能的变化不能忽视 ,应进行大量 试验来印证冻融循环后各种水泥砂浆相对动弹模值 、 质量损失与强度损失的关系 ,从而能更准确地确定砂 浆的抗冻安全设计等级 。
017901 。 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 ,见表 3 。
表 1 水泥砂浆在不同冻融次数时的应力值 MPa
冻融次数Πn
0次
5次
30 次
60 次
M215
310
2197
2179
215
M5
5194
5188
5143
4194
M715
7172
7129