基于水泥砂漿抗拉強度及彈性模量的研究

2021-04-02 09:05:42蔣春霞廣東理工學院廣東肇慶526020

安徽建筑 2021年3期

蔣春霞（廣東理工學院，廣東肇慶 526020）

0 前言

有著“基建狂魔”稱號的中國這幾年在基礎建設規模不斷擴大，類型不斷增多。水泥砂漿作為一種重要的膠凝材料，它的應用也越來也廣泛。水泥砂漿抗拉強度和抗拉彈性模量是水泥砂漿的重要力學性能參數，它的大小關系著砌體的抗開裂能力的大小，因此，對于水泥砂漿的力學性能研究具有十分重要的意義。就目前來說，對于以水泥為基礎的材料有很多學者做了大量的研究，他們得出的結論對于工程實踐有很大的幫助。本文也是在前人的基礎上在實驗室通過實驗測得水泥砂漿材料在不同齡期不同摻加劑情況下的拉荷載變形行為，從而得到水泥砂漿的抗拉強度和彈性模量的變化規律，為研究水泥基材料的力學性能發展和抗開裂能力提供一些幫助。

1 實驗過程

1.1 原材料

本次實驗用的水泥為海螺水泥公司生產的P·O42.5的普通硅酸鹽水泥，礦粉為嘉洋牌S95級，粉煤灰為山東順科建材科技有限公司生產的Ⅰ級粉煤灰，其中比表面積為380m/kg，燒蝕量質量分數為1%，砂為肇慶西江河邊的細度模數為2.7的河砂，其含泥量為2.0%，天然密度為1565kg/m，實驗用砂漿中的膠凝材料總量為730kg/m，水灰比為0.40，材料的其他性能如表1～表3。

硅酸鹽水泥的化學組成（質量比ω%）表1

粉煤灰化學組成（質量比ω%）表2

礦粉化學組成表3

實驗室中配制了ABCD4中水泥砂漿，其配合比見表4。

水泥砂漿配合比表4

1.2 實驗方法

澆筑4個水泥砂漿，把它們養護至10小時，12小時，14小時，然后把它們分別置于測試試驗機上，并讓試件處于軸心受拉狀態，然后每隔0.3s采集一次試件在拉伸過程中的表面狀態圖像。荷載的加載速度為10～15g/s，直到水泥砂漿試件被拉斷，把整個過程中的荷載大小和砂漿表面圖像記錄下來，得到如下幾個圖：其中圖1為水泥砂漿表面圖像，圖2為把圖1數據導入計算機后得到的表面應變云圖，圖3為數據再利用入matlab軟件計算后得到的單軸拉應力方向對應的應變圖。

圖1 水泥砂漿表面圖像

圖2 表面應變云圖

2 實驗結果與分析

2.1 荷載對砂漿抗拉強度及抗拉彈性模量的影響

本文論述的對象主要是試件A，其他試件C、B、D跟A的規律大概一致就不再累贅。A砂漿試件在養護10小時、12小時、14小時后，選取應力σ為0到0.090MPa時做出的表面應變云圖見圖3，由圖可知：①若σ=0，則砂漿表面的應變值不變也為0；②隨著σ的越來越大，砂漿試件的應變也出現了變化，且在截面最小處出現了應變集中現象。根據如下公式：

圖3 單軸拉應力方向對應的應變圖

把數據代入公式計算得到砂漿的拉應力，并根據繪制應力-應變曲線和彈性模量圖。這些數據是結構設計時鋼筋混凝土算量的一個非常重要的參數。

2.2 礦物摻和料對砂漿抗拉強度及抗拉彈性模量的影響

試件A、B、C、D是摻加了不同摻和料砂漿試件，圖7、圖8和圖9分別是試件B、C、D的應力-應變曲線，比較圖5、圖7、圖8和圖9可以得出砂漿的抗拉強度隨著養護時間的增加呈增大的趨勢。A試件沒有摻加外加劑，它的抗拉強度是增長最快的，說明粉煤灰和礦粉等外加劑對砂漿的抗拉強度有影響，而水泥的水化速度是最快的。