结构修复材料的早期拉徐变研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 4 / 4 / 7 3 / 测试方法 修复材料的徐变试验均在温度为 相对湿度为4 的恒温室内进行“采用拉 传感器测试件拉力表面粘贴应变片以及端部布置 千分表测定拉徐变“ 加载初期’ /每隔,读取’次数据然后 每隔’ /读取’次数据连续测量, 8以后每天 在固定的时间读数’次连续测量/ 0 “ “ 试验结果 试验表明试件各侧面的应变差别不大说明 设计的拉徐变装置基本能保证试件轴心受拉“扣除 温度影响后不饱和树脂砂浆A * 改性砂浆和普 通水泥砂浆的早期拉徐变及相应拉徐变系数变化 曲线如图/ ,和表’所示 “由图可见加载初期 不 饱和树脂砂浆的徐变远远大于 * 改性砂浆和普 通水泥砂浆8加载/ 0后树脂砂浆的大部分徐变 已经完成徐变速率较小而 * 改性砂浆和普通 水泥砂浆仍保持较大的徐变速率“ 图9表示了 * 改性砂浆拉A压徐变系数从 其拉徐变的发展来看与压徐变存在明显差别“ 图/修复材料早期拉徐变比较 B C D “ / E 7 F G HI J K L C G JM F J J NO P C P P J F J K I Q7 I J F C 7 G L 图,修复材料早期徐变系数比较 B C D “ , R J K L C G JM F J J NM O J P P C M C J K I P O F C P P J F J K I Q7 I J F C 7 G L 图9 * 改性砂浆的拉A压徐变系数比较 B C D “ 9 R J K L C G J7 K M O QN F J L L C S JM F J J NM O J P P C M C J K I L P O F TQO F I 7 F 表材料徐变试验值 U V W X Y U Y Z [ \ Y Z ] X [ Z _ \[ Y ‘ Z a X Yb \ Y Y c 时间 d 不饱和树脂砂浆 总应变d ’ . e3 徐变d ’ . e3 徐变系数 * 改性砂浆 总应变d ’ . e3 徐变d ’ . e3 徐变系数 普通水泥砂浆 总应变d ’ . e3 徐变d ’ . e3 徐变系数 ., 9 ... 0../ ... ’9 , 0f 0. “ / f4 .’ /. “ / ’/ . “ / /9 f ’ . “ 9 34 3’ 0. “ , ’, .’ .. “ . , , 9’ f 9. “ 4f ., /. “ , 9’ 9. “ 4 . 9 4/ . 4. “ 3 ’f 3, 0. “ 3 39 ./ .’ “ . . 4 3 3/ / 3. “ 3 3’ ’ . /. “ f .9 / ’ “ / ’ 93 9 4, . 4. “ f ’’ / 04 .’ “ / ’ ., .’ “ . / ’3 4 , , . “ f f’ 9 /0 9’ “ 9 9, 9’ “ 4 . / 04 ’ , 4 ’ “ ’ ’’ 9f 3’ “ 3 3 3, 3’ “ 0 . 拉徐变理论模型 修复早期材料从塑态转化为固态这是一个 连续A复杂的物理化学变化过程随时间的增长 修复材料中一部分形成固态骨架一部分以胶凝状 态填充在骨架之间“以三元件模型表示材料的拉徐 变如图 “模型中以弹簧描述固体骨架表现出来 的弹性性质以阻尼器反应胶凝材料的作用“弹簧 ’反应了材料整体的弹性性能阻尼器与弹簧/反 应了因胶凝材料固化而产生的应力重分布现象“ f,9 第期袁迎曙等9 8 式中7为弹簧弹性模量A 2为应力A 为阻尼器粘 性系数A 9 B 为应变率 利用C D E D F 变换1其微分方程为 2G82 ; 有 9 K 1 J 6 2I HI 8L8L G8HI HMN8 O EL HI KLJ HMN358 1 4 式中 K为材料龄期1 0 A J为加载时材料龄期1 0 当K 6 J时1弹性应变为9 J 1 J 6 2IG8 H8 A当K 6 P时1其极限应变为9Q .6 2I HI 在结构修复工程中1遇到的主要问题是徐变引 起的应力松弛问题1即在边界条件约束下引起应力 变化松弛模量R K 1 J 表示在恒定单位应变作用 下1材料内部的应力随时间的变化即有 2 K 1 J 6 9IR K 1 J 根据方程 ; 1利用C D E D F 变换1可得 2 K 1 J 6 HI9I8L O EL KLJ GMN358 HI G89 I O EL KLJ GMN8 6 9IR K 1 J 1 所以R K 1 J 6 H I HI G8 LH MN I O EL KLJ GMN8 S 由式 S 1在初始加载时刻1材料的松弛模量 R K 1 J 6 H8 G86 7 81 即为材料的弹性模量而极限松 弛模量为R K 1 J 6 H I 图T描述了在恒应变作用下1材料松弛模量的 变化通过试验确定修复材料拉徐变U应力松弛本 构方程中的参数下面分别以不饱和树脂砂浆U V W X改性砂浆和普通水泥砂浆为例1 讨论修复材 料的早期拉徐变和松弛模量 图T松弛模量发展曲线 “ T Y ’ D - / Z D O D . / -,/ 0 Q Q [ \ 材料松弛模量的确定 \ ] 模型参数确定 8 加载时材料的弹性模量78 J 根据加载 龄期1由试验实测材料早期弹性模量确定 ; 材料性能参数G81 HI1 H8 根据上述分析1 78 J 6 H8 G81则G86 H8 78 J 参数H I1 H8可通过实测任意;点的应变值代入 式 4 即可求得为了使数学模型更符合早期徐变 与松弛的实际情况1可取试件龄期K 6 _J和K 6 8 SJ对应的实测应变值 \ ‘ 不饱和树脂砂浆松弛模量 根据实测结果1加载时试件龄期K 6 J 6 8 1则 7 J 6_ a S 8b c D 试件龄期K 6 _J时1实测应变9 K 1 J 6 9 _ 1 8 6 T Td8 I LTA K 6 8 S J时1 9 K 1 J 6 9 8 S 1 8 6 T S _d8 I LT 通过计算1模型参数H I6 4 a I Ib c D 1 H8 6 ; T T I _b c D J 1 HI1 H81 G8 代 入 式 S 1可 得 松 弛 模 量 R J 6 4a I I SI S ; O EL KLJ MN 4 4 同理1可确定徐变表达式 在 环 境 平 均 温 度 为 8 Te1相 对 湿 度 为 _ 8 f8 I g的条件下1徐变试验值与模型计算值 的比较见图_ 1不饱和树脂砂浆的松弛模量变化见 图h 图_早期徐变发展 “ _ i D j0 k / E , - . / Z F E ISS 中国矿业大学学报第4 I卷 万方数据 图早期松弛模量的变化 “ 3 初始应力水平为C 3抗拉强度的C D V时 C 3的拉徐变分别为B I E WB D OL和 I WB D OL 拉徐 变系数分别为B L L和B D A不饱和聚脂树脂的早期强度增长速度快 徐变绝对值大对结构修复有利 E A种修复材料的模型计算值与试验数据的 对比说明用三元件模型描述修复材料的拉徐变性 能是可行的 I A建立拉徐变和松弛模量模型有助于结构 修复的早期分析因为徐变数据均在特定环境[特 定材料配比情况下取得的在实际应用中应根据 实际情况进行材料的拉徐变试验 L A对不同的修复材料模型参数不同应由试 验测定拉徐变的机理尚有待进一步研究 参考文献U S B T 袁迎曙钢筋混凝土结构局部补强的收缩应力分析 S \ T 土木工程学报B M M L C M B A U ] E D S C T 惠荣炎黄国兴易若冰混凝土的徐变S T 北京U 中国铁道出版社 B M J D ] J S T X ’ 2 ’Z_ . . N21 3 . ‘ 1 . - ‘ 1 . 3 1 - . 0 . 1 4 2- 5 S \ T a_ bX 0 4 0 4 ’ \ 1 4 - ’ B M M \ ’ - 4 ’ * ] “ . c 4 ’ * A U E D ] E I S E T d’ 3 a_ 1 1 ef\ g , . 2. , ’ - 5 21 ‘ 0 . - 5 . . . N - 1 - . 0 .S \ T ’ ’ h - . 1 ‘_ 1 - . 0 . Z . 5 . ’ , B M L M C B L A U B I B ] B I S I T 221 - 5 Gij’ * 5 c 4 3a f 1 - ’ 3\ a ’ ] 0 1 - ’ ’ N N 1 ’ ,0 13 4 ’ c . 1 - . 0 . . N ’ 5 _ 1 - . 0 . b - 0 . - ’ 0 1 - ’ B M M B I M A U C M ] ’ *g . - 5 ._ . . N1 ‘ X 0 4 0 4 ’ Z . N ’ ’ 0 . ’ klamk - ] 5 , 4 B_ ab k4 .Bn iamFY . - ] * .C B _ 1 . .1 ‘ a , 0 . 0 4 .’ - 3_ o - - . . - _ lg p 4 h , 1 4 \ ’ - 5 4C C B D D _ , - ’ q C G . - , . - _ 1 . . p 4 h , 1 4 \ ’ - 5 4C C B D D _ , - ’A r s t u v w x u Ug , . . . N ’ 2’ 0 . ’ 5 y. .0 . 5 0 . 3‘ 1 0 , . c . , ’ o 1 1 ‘ 0 . - 5 . . . N g , .2’ 0 , . 2’ 0 ’ 21 3 . 1 ‘ 0 . - 5 . . . N‘ 1 . N ’ 2’ 0 . ’ 5y’ 5. 5 0 ’ c 5 , . 3c ’ 5 . 31 -’0 , . . ] . . 2. - 0 21 3 . “ 1 2 0 , .0 . 5 0 . 5 4 0 5’ - 3 0 , . 2’ 0 , . 2’ 0 ’ 21 3 . 0 , . ‘ ’ 0 1 5 1 ‘ 0 , . 0 . - 5 . . . N21 3 . 0 , . . ’ *0 . - 5 . . . N’ - 30 , . . ’ / ’ 0 1 -21 3 ] 4 4 5 1 ‘ . N ’ 2’ 0 . ’ 5 y. . 3 . 0 . 2 - . 3 a 1 2N ’ 5 1 -5 , 1 y5 0 , ’ 0 0 , . 0 , . 1 . 0 ’ o ’ 4 . 5 c ’ 5 . 31 -0 , . 21 3 . 0 ’ *y 0 ,0 , .0 . 5 0 . 5 4 0 5 z{ |} v t U . N ’ 2’ 0 . ’ q0 . - 5 . . . N q. ’ *c . , ’ o 1 BEE 第I期袁迎曙等U结构修复材料的早期拉徐变研究 万方数据