轴向力作用下钢渣混凝土敏感性试验

助 锨 财 许 2008年第8期(39)卷 轴向压力作用下钢渣混凝土的压敏性研究。 贾兴文，唐祖全，钱觉时 (重庆大学材料科学与工程学院，重庆400045) 摘要： 在不同加载速率、突然加裁和卸裁以及三向 约束等加栽条件下，钢渣混凝土具有良好的导电性和 压敏性；随着钢渣掺量的增加，钢渣混凝土的压敏效应 更加明显I施加压力较小时，电阻率随压力增大而迅速 降低；压力增大到一定程度后，电阻率下降十分缓慢； 压力达到极限荷载时，电阻率迅速升高；受到三向约束 时，钢瀣混凝土仍然具有压敏特性，相对于单轴受压， 其压力敏感性较低。 关键词： 钢渣混凝土；导电混凝土；压敏性；轴向压 力；电阻率 ， 中图分类号： TU528．09 文献标识码：A 文章编号：1001—973l(2008)08—1344一04 1 引c言 钢渣具有压碎指标小‘、硬度大、耐磨损和吸水率低 等特点，陈化后的钢渣性能稳定，而且钢渣中金属铁及 含量较高，可作为导电组分制备力学性能非常良好的 导电混凝土，而且其成本比用石墨、碳纤维、钢纤维等 导电组分制备的导电混凝土低得多。由于钢渣与碳纤 维完全不同，钢渣混凝土在荷载变化时的导电规律与 碳纤维混凝土的可能也不相同。因此本文在研究钢渣 ， 混凝土导电性能的基础上，对轴向压力作用下钢渣混 凝土的压敏性进行了研究。 2试验原材料和试验方法 2．1试验原材料 风淬转炉钢渣，钢渣物理性能和化学成分见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 和2，钢渣 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 筛余见表3，试验证明所用钢渣体积安 定性良好[1，幻I地维42．5R普通硅酸盐水泥；不锈钢电 极，尺寸为30mm×30mm×O．3mm；导线为多股铜芯 屏蔽线。 表1钢渣物理性能 TabIe1 Physicalperfomanceofsteelslag 表观密度(kg／m3)堆积密度(kg／m3)紧堆密度(kg／m3)细度模数 空隙率(％)吸水率(％)}压碎指标(％) 3580 2112 2188 2．87 38．9 1．9 2．4 表2钢渣化学成分(％)‘ Table2ChemicalcompositionsofsteeIslag CaO M90Si()2 A1203 啪 Mn0Na20K20f-Cao碱度 42．80 5．81 19．02 2．53 26．39 1．50 1．03 0．09 0．40 2．4 表3钢渣分析筛余(％l Table3Siltanalysisofsteelslag >5．O 2．5～5．0 1．25～2．5O．63～1．250．315～O．63O．16～O．315<0．16 lO．O 12．6 24．8 30．0 1S．1 4．1 3．4 2．2试验方法 强制式砂浆搅拌机搅拌，振动成型，试件尺寸为 40mm×40mm×160mm，水中养护。两块不锈钢电极 垂直于试件纵轴布置，间距120mm。电阻测试试件每 组6～9条，用DT9978数字万用表测量试件体积电 阻，用 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算试件电阻率； 。 ．RA JD2丁 其中，p为电阻率，Q·cm；A为电极横截面积， cm2；L为两电极间的距离，cm；R为电阻，Q；测试结果 取平均值。试件轴向受压试验使用NYL-668型液压 式混凝土压力机。 3试验结果与分析 3．1钢渣掺量对钢渣混凝土电阻率的影响 钢渣掺量(，l(SS)：以(C))对钢渣混凝土电阻率和 力学性能的影响见表4。 ·基金项目：国家自然科学基金资助项目(50404005) 收到初稿日期：2008—0l—13 收到修改稿日期：2008·05—13 通讯作者：贾兴文 作者简介：贾兴文(1976一)，男，宁夏银川人，博士研究生，师承钱觉时教授，从事固体废弃物资源化及建筑材料性能的研 究． 万方数据 贾兴文等：轴向压力作用下钢渣混凝土的压敏性研究 表4不同钢渣掺置时钢渣混凝土的电阻率和力学性能 ’． Table4EffectofsteelslagcontentonelectricalresistiVityandmechanicalpropertyofconcrete 疗(SS)‘以(C)Ol l O．3l l O．5l 1 0．8l 1 l l l 2l l 3l 1 4l 1 5l 1 p(k0·cm)140 125 1lO 40 8．4 7．3 6．5 6．O 5．7 R：s丘(MPa)66．5 71．1 74．1 75．9 76．9 74．2 7L5 67．9 59．2 R。8*(MPa)10．31 12．2113．52 13．76 13．21 12．60 11．5610．31 8．99 注：SS为钢渣．C为胶结材料． 根据对钢渣矿物组成和钢渣中铁的氧化物形式及 其导电机理的分析可知，钢渣的主要导电组分为，其 存在形态是与镁、锰的二价金属氧化物形成连续固溶 体[1矗]．试验所用钢渣中铁的氧化物，主要是，含量约 为26．39％。严格说来，铁的氧化物都是非化学计量 的，并且有缺陷(离子空位或间隙杂质)，这就使它们具 有半导体的性质[3]。其中，在室温下的电阻率为p=5 ×10_2Q·cm[‘]。因此，随着钢渣掺量的增加(即FeO 含量增加)，钢渣颗粒之间开始接触并逐渐形成局部导 电网络，使电子和空穴可通过隧道效应跃过水泥基体 阻隔所形成的势垒进行传导，隧道效应增强，表现为钢 渣混凝土的体积电阻率减小。根据表4，当钢渣与水泥 质量之比为1～4时，钢渣混凝土具有较好的导电性及 较优异的力学性能，因此，后续试验中钢渣混凝土的配 合比采用”(SS)ln(C)=1l 1。 3．2单轴受压时钢渣混凝土的电阻变化 3．2．1从加载至破坏时电阻的变化 单轴受压从加载至破坏阶段钢渣混凝土的电阻变 化见图1，压力增速为1kN／s。从加载至破坏，钢渣混 凝土电阻变化分为3个阶段：电阻下降阶段，即图l中 ab段，试件受压后，电阻随着应力的增加近似线形的迅 速降低，可认为是弹性阶段；电阻平衡阶段，即图1中 平缓的bc段，此时应力增加，电阻降低幅度很小；电阻 上升阶段，即图1中cd段，压力达到极限荷载后，试件 破坏并产生大量裂缝，由于裂缝为绝缘体，因而随着裂 缝扩展，电阻迅速增加。 图l从加载至破坏时电阻的交化 ’ FiglThechangeofelectricalresisti、，ityunderloading untilfracture 钢渣混凝土导电主要依赖于分散在水泥基体中相 互接触或相邻的钢渣导电颗粒。当试件受到外界荷载 作用时，其内部同时发生两个相互作用的过程：在外力 作用下，试件内部愈加紧密，彼此相邻的钢渣颗粒问的 势垒减小，增加了导电相互相接触的几率，使试件导电 率增大，即电阻减小；夕}加荷载继续增大必然引起试件 内部破坏并产生裂纹，增加钢渣颗粒间的势垒，导致试 件导电率下降，即电阻增大。 ． 3．2．2加载时问与加载速率对电阻的影响 实际工程中，钢渣混凝土承受持续的长期荷载作 用。钢渣混凝土电阻在持续恒定荷载作用下的变化规 律见图2。根据图2，当施加荷载较小(25MPa)时，电 阻随着荷载的增加而减小，如果荷载不再增加，随着时 间的延长，电阻保持恒定；当施加荷载较大(45MPa) 时，最初加载时电阻随着荷载的增加而减小，当荷载保 持恒定时，电阻会随时间的延长有一定的降低，但幅度 较小；当施加荷载继续增大(55MPa)时，最初加载时电 阻随着荷载的增加而减小，当荷载保持恒定时，电阻随 着时间的增长逐渐增大，在较大荷载作用下，最终钢渣 混凝土试件被压碎，此时电阻迅速增大．． FigZTheelectricalresistivitydevelopmentwithtime 当试件承受的压力较小时，其应力应变随着压力 变化而变化，如果压力恒定，试件的应力应变也保持恒 定，此时电阻不再变化；当压力较大时，如果压力恒定， 由于混凝土存在弹性后效，试件还会产生少许应变，导 致电阻继续小幅下降；压力继续增大，试件的应变不断 增加，导致电阻逐渐增大，最终应变达到极限应变，试 件被压碎，钢渣混凝土电阻大幅增加。 同时，当加载速率不同时，电阻与试件的应力、应 变及内部损伤问的关系也略有不同，不同加载速率 (0．1、1．O、2．5kN／s)下电阻随压力的变化见图3。根 据图3，当缓慢加载时，电阻在较小应力下(<20MPa) 下降幅度要比快速加载时略大，加载速度越大，电阻下 降幅度越小；当压应力超过20MPa后，加载速度越快， 电阻下降幅度越大。究其原因，在小应力下缓慢加载， 钢渣混凝土有充足的时间产生压缩变形，使更多的钢 渣颗粒在轴向方向相互靠近、接触，形成了新的导电网 络，电阻下降较快l当荷载缓慢增加时，虽然压缩变形 万方数据 万方数据 万方数据