实验研究的行为强化了地质聚合物混凝土梁受Monot onic静态加载

文摘

地质聚合物水泥混凝土(gpc)是一种新的基于无机硅酸铝粘结剂系统相比,混凝土的水化硅酸钙粘结剂体系。他们拥有的优势快速力量增加,消除水养护、良好的机械和持久性属性和额外的环保和可持续替代普通硅酸盐水泥(OPC)。介绍实验调查的行为强化了GPC梁受到单调静态加载。GPC梁的外形尺寸是250 mm x 300 mm x 2200 mm。梁的有效跨度是1600毫米。在剪切梁设计是至关重要的根据是:456条款。从混合产生的标本将粉煤灰和矿渣微粉,这是专为40 mpa 28天抗压强度。钢筋混凝土标本被固化在环境温度下湿麻袋。被调查的参数包括深度剪跨比(av / d = 1.5和2.0)。实验是进行12 GPC梁和四个OPCC控制光束。 All the beams are tested using 2000kN servo-controlled hydraulic actuator. This paper presents the results of experimental studies.

我的介绍。

混凝土是最常用的建筑材料。使用世界各地的社区是仅次于水。混凝土是由使用普通硅酸盐水泥作为粘结剂(OPC)。然而,波特兰水泥高度internal-energy-intensive并导致排放的温室气体,二氧化碳在他们的生产。水泥生产也是高度能源密集型、钢铁和铝。另一方面燃煤发电厂生产大量的粉煤灰。大部分的粉煤灰被认为是废物和倾倒在垃圾填埋场。这些混凝土发现不太耐用一些非常严重的环境条件,因此需要替代混凝土的发展。在这方面,地质聚合物混凝土(gpc)可以被视为潜在的候选材料。这些新混凝土的研究正在进行国家超过10年了。 These new concretes utilize industrial wastes such as fly ash (FA) and GGBS to produce inorganic binder in the form of alumino-silicates. Industrial wastes, such as fly ash and GGBS , can be activated directly to produce geoplymeric binders which can be used to manufacture novel concretes are much less than Portland based conventional concretes(CCs) and CO2 ( a green house gas) generating Portland cement has been completely eliminated (Rajamane, et al., 2005a and 2005b)1,2 .

二世。回顾文献

地质聚合物混凝土(GPC)是一种无机高分子复合材料,形成大量元素的一个环境可持续建设和建筑产品行业通过替换/补充传统的混凝土。地质聚合物一词在1970年首次引入Davidovits3年代名称三维铝硅酸盐材料,这是一种粘结剂产生的反应材料或原料来源丰富的硅(Si)和铝(Al)集中碱性溶液。源材料可能是工业废物如粉煤灰、矿渣、红泥、稻壳灰和硅灰可以作为地质聚合物的合成原料。碱性液体浓缩水氢氧化碱硅酸或解决方案,通常与可溶性碱金属钠-钾(钠)或(K)的基础。使用高碱性液体诱导硅和铝原子在源材料溶解,形成geopolymeric粘合剂。Rangan(2008) 9和Rangan & Hardijito (2005) 10

要人和Rangan 2006讨论了开发和低钙FA基础地质聚合物混凝土的性质。他们所描述的发展,混合比例和短期低钙FA基于GPC混凝土的性质。得出结论,低钙FA-based地质聚合物混凝土有良好的抗压强度,干燥收缩和蠕变低,所受的影响也不大有极好的耐硫酸盐的攻击,和良好的耐酸性。研究报告描述了地质聚合物混凝土梁的结构行为和列。

三世。的研究意义

地质聚合物混凝土是一种新的基于基于环保non-Portland水泥混凝土粘结剂系统来源于地质材料富含二氧化硅和氧化铝。广泛的GPC是相对较新的材料,仍在激烈的R & D调查。钢筋gpc的结构行为,调查在一定程度上在澳大利亚,只在粉煤灰为基础;但这需要一个更详细的研究与当地各种源材料。

在上述因素的角度,利用传统的有形的工具和技术的可行性,并得到一个清晰的gpc和传统水泥混凝土的结构性能,实验调查计划和执行。结构的研究阐明了发展品位GPC,突出强化了GPC梁的结构行为,并提供一个比较与常规混凝土同行。

四、试验研究

4.1样品的细节

实验项目由铸造和测试12钢筋GPC和4 OPCC控制光束。GPC和OPCCs梁剪切的剪切行为跨越/深度比1.5和2使用。16个梁与八梁分为两类。两个OPCC光束被视为控制光束。所有按剪切梁设计失败是:456 - 2000。根据设计,4(四)数量的25毫米直径Torsteel酒吧被用于一层底部,和两个使用的12直径数量在一层顶部。

4.2材料

与普通硅酸盐水泥混凝土混合物(OPC-53年级)和12.5毫米和20毫米粗骨料用于铸造降级。M30年级进行混合料配合比设计的混凝土。压缩测试控制和执行的立方体和圆柱体地质聚合物样品7天、28天。

GPC是通过混合计算量由粉煤灰、矿渣微粉、细骨料和粗骨料。FA符合1级是3812 - 1981和矿渣微粉(地面粒状高炉矿渣)符合是:12089。催化液系统(CLS):它是一种碱性催化剂(AAS) GPC的解决方案。这是一个组合的解决方案碱硅酸盐和氢氧化物,除了蒸馏水。原子吸收光谱法的作用是激活geopolymeric源材料(含硅和铝)粉煤灰和矿渣微粉等。gpc的混合成分可以在传统水泥混凝土搅拌机用于进行——比如潘混合器。试样的设计根据is456 - 200011的规定。共有十二个梁与矩形截面有250 mm x 300 mm的维度。的有效跨度梁是1600毫米。光束被投给不同的a / d比率(1.5和2.0)。 All the beams were reinforced with 4 numbers of 25mm diameter rods bundled at the bottom, and 2 no of 8mm diameter are provided at the top of the beam. The 8mm diameter transverse reinforcement was provided in the beam throughout the span. The beam is designed to fail in shear. The beams were divided into two series according to the shear span to depth ratio (a/d=1.5 and a/d =2.0). TMT bars of Fe 500 Grade and concrete mixes designed for characteristic strength of 40MPa were used.

4.3混合比例

碱性催化剂溶液(AAS)用于GPC混合的硅酸钠溶液(二氧化硅/ Na2O = 2.2),氢氧化钠颗粒和蒸馏水。原子吸收光谱法的作用是溶解硅和铝的活性部分FA和矿渣微粉等材料,并提供一个高碱性的液体培养基中缩合聚合反应。氢氧化钠的摄片的形式大约3毫米大小。氢氧化钠(氢氧化钠)解决方案所需的浓度是由溶解氢氧化钠片的计算量蒸馏水。

因此,制定GPC混合物是由反复试验的基础上完成的。许多试验混合投的抗压强度和测试结束14天、28天。AAS比固体粘合剂(GPS)和GPS (FA +矿渣微粉)的成分变化适当满足工作性和强度要求。使用RGPC测试的结果进行了比较,额外的传统混凝土混合了准备与OPC和设计为每10262 - 2009和ACI 211.1指南。混合比例的细节表1中给出。

4.4试验装置

所有的标本都白洗为了促进裂纹的标记。GPC梁标本一直在加载框架两端简支条件。梁只是支持反应块一端铰接板和滚板另一端。2000 kn伺服控制液压执行器被用来应用单调载荷。所有标本进行测试使用两个点加载剪切跨度有效深度比为1.5和2。位移控制模式标本上进行了测试。测试在该组织进行,CSIR-SERC。图1显示了测试设置的详细信息。线性分布在三个地方,一个跨距中点和两个负载下点。线性也用于每个测试监控GPC和OPCC梁的剪切应变。 Electrical strain gauges are used in the test, strain gauges are used on the surface of the longitudinal steel reinforcement and transverse steel. All the test specimens are tested increment loadings. After applying each increment of load, load, deflection and strain are measured simultaneously. Loading increment is continued in increments up to the failure of the specimen. The behavior of the beam was observed carefully and the crack widths were measured using a hand held microscope. All the measurements including deflections, strain values and crack widths were recorded at regular intervals of load until the beam failed. Figure 2 shows the typical crack-pattern in RPCC and RGPC beams. It was observed that flexural failure mode for RGPC and RPCC beams.

结果与讨论

对结构行为实验研究钢筋gpc和OPCC。钢筋OPCC和GPC束大小250 x 300 x 2200毫米和有效跨度1600毫米测试两个点载荷作用下剪切广度深度比率为1.5和2。两个标本的三分之一OPCC混合和GPC混合(0、25%、50%在粘结剂FA)进行了测试。梁设计成平衡的部分在崩溃的极限状态和剪力按的关键是:456条款。梁的荷载挠度曲线两个系列获得(图3和图4)。负载跨距中点挠度行为RPCC和RGPC梁是相似的。RGPC的极限载荷承载能力然后RPCC梁多10%。混凝土的非线性应力-应变是使用。OPCC获得超过混凝土的多重线性荷载—挠度曲线和GPC梁和实验曲线如图5所示。理论曲线与实验一个匹配。理论分析是根据共轭理论提出的安东尼jeyasehar (1999) 5。 It was found that because of the thick web, the actual shear capacity of the beams was greater than that computed using IS: 456 provisions and the beams finally failed in flexure rather than in shear. The ultimate deflection was around 26mm for OPCCs and 28mm for GPCs. Both OPCC and GPC beam failed in flexural mode near at the loading span. All the specimens exhibited similar flexural failure modes, crushing of concrete slab in the central bending portion. Figure 2 show the crack pattern was essentially dominated by flexural cracks, which spread throughout the width of slab. The failure of the specimen was top crushing and compression of concrete for both GPC and OPCC in loading span. Figure 5 shows the shear strain responses of OPCC beams at various locations. Figure 6 and Figure 7 shows the shear strain responses of OPC beams and GPC beams. The Shear strain responses of GPC beams are also similar to OPC beams.

极限应变的计算使用科里(1966)建议的方程,考虑混凝土的约束效应。

极限应变的计算使用科里(1966)建议的方程是发现良好的协议与实验测量压力。

VI。测试结果的比较,从理论上折算结果

6.1弯矩能力

表2比较了两种方法的预测值开裂和极限荷载的弯矩能力RPCC梁和RGPC梁。理论分析得到的预测值是使用指定的换算截面法和应变兼容性法在钢筋水泥混凝土的守则。所需的弯曲强度计算的开裂的时刻得到从相应的立方体强度使用守则中推荐的公式。与实验值的比较表明缺乏良好的协议,特别是在RPCC梁和GGB系列。

6.2梁变位

中跨挠度预测在开裂、屈服和最终阶段。在第一个裂纹阶段,总惯性矩是使用和挠度计算使用表达式给出的最大弹性挠曲简支均匀梁受到两个点装货,

类似的方法也用于偏转在峰值负载。比较测试负载和相应的预测变形量与实际测量显示相当不错的协议。协议可能是穷人由于依赖截面的方法分析和忽略剪切挠度的贡献除了附加挠度由于支持定居点和荷载传递的轭。需要改进的计算方法和更准确的测量变形量。

VII.CONCLUSIONS

实验研究了GPC的行为和OPCC梁受到单调静态加载。调查的参数包括剪跨深度的比率(a / d = 1.5和2)和行为与OPCC梁钢筋GPC的比较。三个GPC (0%、25%、50% FA)与不同比例的原子吸收光谱法(包括氢氧化钠和Na2Sio3)和一个OPCC研究被认为是混合。

基于实验和分析调查进行GPC和OPCC梁的行为,这是结论

1。负载在跨距中点挠度特征增强GPC和OPCC控制光束被发现是几乎相似。同时,GPC梁显示稍微歪斜比OPCC梁在相同的负载。

2。试验梁的最终时刻承载能力计算使用应变兼容性方法和从第一原则的规定是:456 - 2000。混凝土的非线性应力-应变关系可以在达到极限荷载,确定整个载荷挠度曲线。良好的测试值和预测值之间的相关性被发现。GPC梁的最大曲率的值和OPCC梁相同,但钢筋GPC梁曲率。传统的钢筋混凝土的理论也适用于地质聚合物混凝土。

3所示。裂缝模式观察到a / d的比值1.5和2 GPC梁发现类似于OPCCs梁。所有梁的失效模式标本被发现是相似的。在加载初期阶段,弯曲裂缝出现在中央部分,逐步传播支持。所有的梁在弯曲模式下失败的钢筋屈服和破碎混凝土的压缩模式。

4所示。之间有一个好的协议实验和分析预测的偏差值,指示的适用性的OPC GPC分析工具。

5。地质聚合物混凝土是充分表现为结构组件,可以被视为一个潜在的候选人材料取代OPCC。

6。地质聚合物混凝土更环保、经济和有潜力取代普通水泥混凝土预制单位等在许多应用程序中。

确认

论文发表与主管许可,CSIR-Structural工程研究中心、钦奈。合作和指导收到CSIRSERC的先进材料实验室的技术人员。

引用

Davidovits.J。(1991),通用电气 opolymers:无机高分子新材料、J.Therm。37岁的肛门。页1633 - 1656。 Rangan。b . V,“发展和属性的低钙粉煤灰地质聚合物混凝土”,研究报告GC-4,工学院,科廷科技大学,珀斯,澳大利亚,2008年。 Rangan。b . V, Hardjto D(2005),开发和基于低钙粉煤灰地质聚合物混凝土的性质。研究报告GC-1工学院,科廷科技大学和澳大利亚珀斯。 是:456:2000,印度平原和钢筋混凝土规范标准代码的练习,4日修订,国际清算银行,新德里。 安东尼Jeyasehar(1999),“钢筋混凝土梁的损伤评估使用无损检测方法”,博士论文,1999年1月。