加速老化环境下E玻纤织物增强硅酸盐水泥基薄板拉伸性能试验研究

王东

【摘 要】本文通过试验研究了加速老化环境下E玻纤织物网增强的硅酸盐水泥基混凝土薄板的拉伸力学性能，得出结论：在硅酸盐水泥薄板中铺设E玻纤织物网，在一定时间范围内，对薄板的抗拉强度具有较好的增强效果，可以用于临时结构，或短期利用E玻纤织物网增强效果的结构。

【关键词】织物增强混凝土;加速老化;硅酸盐水泥;拉伸

中图分类号：TU528.043  TU375.1 文献标识码： A 文章编号： 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

织物增强混凝土具有耐火性、抗裂性、耐腐蚀性好以及高强、高延性等诸多优点[1-4]，因此将其应用于土木工程领域的研究得到国内外越来越多的重视。

E-玻璃纤维与其它纤维相比，既具有较好的强度，又具有低廉的价格，但因與硅酸盐水泥基材料结合使用会存在碱腐蚀问题，限制了其在这方面的研究与应用。然而上述碱腐蚀需要较长的时间历程，能否将E-玻纤对硅酸盐水泥基混凝土的短期增强效果用于工程？比如说用于临时结构，或用于承担永久性水泥基模板的施工荷载等方面，这就需要知道E-玻纤增强硅酸盐水泥基混凝土因碱腐蚀造成的强度降低历程，目前国内外对这方面的研究尚未见报道。

本文通过试验研究了加速老化环境下E玻纤织物网增强的硅酸盐水泥基混凝土薄板的拉伸力学性能，希望为该类型薄板的工程应用提供理论依据。

1 试验概况

1.1 试验材料

1.1.1 硅酸盐水泥基体

硅酸盐水泥基体的配合比为：水泥（C）：砂（S）：水（W）：外加剂（JM-PCA（Ⅰ））=1：1.5：0.32：0.015。本次试验分别浇筑了9个尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm和9个尺寸为160mm×40mm×40mm的水泥砂浆试块，分别用于基体的抗压和抗折强度测试，结果见表1

1.1.2 织物网

试验采用的织物网由E玻纤纤维束通过纱线缝编而成，网孔尺寸为5mm×5mm，实物如图1所示，力学性能参数如表2所示。

1.2 试验设计

以织物铺设层数和加速老化天数为变化参数，本次试验制作了12组共36个E玻纤织物增强硅酸盐水泥基薄板试件（每组3个相同试件），尺寸为250mm×50mm×15mm，试验标距为130mm。所铺设的织物网纵向纤维束均为5股。通过在80℃恒温水浴箱中养护进行试件的加速老化，玻璃纤维在恒温水浴箱中老化1天相当于年平均气温12℃时自然老化4.2年[5]。试件编号和分组见表3。

1.3 试件制作

采用分层浇筑分层铺网的方法制作薄板。模板由底模和四周的四个侧模组成，侧模高度为设计薄板厚度。薄板制作时，先支好底模和侧模，并放置在砂浆振动台上，然后在模板内浇一层水泥砂浆并振实后铺一层织物网，再浇一层水泥砂浆并振实后再铺一层织物网，按此步骤铺好所有织物网，最后浇筑水泥砂浆至与侧模顶面相平并振实。浇筑完成后养护24小时拆模，再定期洒水养护至28天，然后将试件放置在80℃恒温水浴箱中，放置达规定天数后取出，在室温下晾两天，最后在试件两端粘贴好专门制作的梯形薄片后进行试验。

1.4 试验装置及加载方案

试验在WD-10E 型万能试验机（最大试验拉力10KN，最小试验拉力0.1N，南京斯贝科测试仪器有限公司生产）上进行。采用位移控制方式加载，加载速率为每分钟0.5mm。加载示意图见图2，试验装置见图3。

2 试验结果及分析

2.1 试件破坏过程与破坏形态

本次试验所有试件的破坏过程及破坏形态基本相似。

加载初期，试件的荷载-位移曲线基本呈线性增长关系，此阶段试件处于弹性状态;然后随着不断加载，首先在试件的中间部位出现一条接近水平的细微裂缝，该裂缝一经形成，其宽度增加迅速，随后很快试件达极限承载力，瞬间破坏，破坏形态如图4所示。整个破坏过程仅产生了一条裂缝，并且试件在破坏前无明显征兆，具有脆性破坏的特点。

2.2 承载力结果及分析

试验承载力结果见表4，表中平均拉伸强度为每组3个试件中有效试件抗拉强度的平均值。

由表4可知，加速老化时间为0天、1天、6天、12天，相比未铺设织物网的试件，铺设一层织物网试件的抗拉强度分别提高35.2%、32.5%、15.6%、1.1%;铺 设二层织物网试件的抗拉强度分别提高46.3%、46.1%、35.6%、0.6%。

由以上数据可知，在硅酸盐水泥基薄板中铺设E玻纤织物网可以提高抗拉强度，在一定加速老化时间内，铺设两层织物网的提高幅度明显高于铺设一层;随着加速老化天数的增加，E玻纤织物网对薄板的抗拉强度的增强效果总体上呈降低趋势。加速老化1天和6天，增强效果比较好;加速老化12天，由于织物网受碱腐蚀严重，增强效果接近于0。

根据以上分析，采用E玻纤织物网增强硅酸盐水泥基薄板，可以用于临时结构，或短期利用E玻纤织物网增强效果的结构。

3 结论

（1）在硅酸盐水泥薄板中铺设E玻纤织物网，在一定时间范围内，对薄板的抗拉强度具有较好的增强效果;

（2）采用E玻纤织物网增强硅酸盐水泥基薄板，可以用于临时结构，或短期利用E玻纤织物网增强效果的结构。

【参考文献】

[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，孙伟等.短纤维和织物增强混凝土薄板试验研究[J].土木工程学报，2005，38（11）：58-63.

[3]田稳苓，刘晓铮，赵晓艳，等.玻璃纤维编织网增强混凝土薄板力学性能研究[J].河北工业大学学报，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]陈尚，葛敦世.83-10耐碱玻璃纤维在普硅水泥中长期强度的预测[A].中国硅酸盐学会房建材料专业委员会第四届年会论文集第九分册[C].北京：中国建筑材料工业出版社，1988：55-58.※基金项目：中铁建设集团有限公司2018年度科技研发计划项目资助（LX18-37）。