利 用 自主 开发 的三 点 弯 曲 梁阻尼 测 试 装置 对不 同掺 量 引 气 剂 纤 维 混凝 土 的 阻尼 性 能 进 行 了测 试 ,通 过 含 气 量 测 定 仪 和 压 汞 仪 研 究 不 同掺 量 引 气 剂 对纤 维混凝 土 气孔 结构 的影 响 ,利 用扫 描 电镜 观 察 了 引气前后 纤 维混 凝 土 的微 观 形 貌 。结 果表 明,随 着 引 气剂掺 量的增加 ,纤 维混凝 土 的阻尼 能力提 高,但 是 当 引气剂掺 量 达 到 0.015 后 ,阻尼 能 力 不 再 有 明显提 高。一 定掺 量 的引 气剂在 纤维混凝 土 内部 引入 大量 丰 富的 气泡 ,当混 凝土材 料遭 受外界 的振 动 时 ,这 些 气孔 起 到 了柔性 缓 冲 包的 作 用 ,可提 高混 凝 土材 料 的 阻尼 能 力 。 关键 词 : 弓l气 剂 ;纤维 混 凝 土 ;损 耗 因 子 ;储 存 模 量 ; 阻尼特 性 中图分类号 : TU 528.57 文献标 识码 :A 文章 编号 :1001—9731(2010)12—2140—04 1 引 言 复合材 料 由于 高 的 强 度 和 刚 度 而 广 泛 用 于 结 构 中。结 构 中的阻尼 通 常 由粘 弹性 非 结 构材 料 提 供 ,由 于结构 中结构 材 料用 量 巨大 ,所 以结 构 材 料 自身 的阻 尼能力 尤为 重要 。结构材 料 的耐 久性 和低 成本 也越 来 越吸 引更多 的研 究者 发 展 结 构材 料 本 身 的阻 尼 能 力 。 考虑 到钢结 构 的 阻尼 比一 般 为 2 ,而 混 凝 土 结 构 的 阻尼 比为 5 左右 ,因此 ,若 能 通过 在 混凝 土 中掺入 某 些材料使 其具 有较 大 的阻 尼特 性 ,则 可 在不 改 变 结 构 形式和设 计方 法 的前 提 下 ,使结 构 具 有 良好 的抗 震 抗 风性能 。 在水 泥浆体 中掺 加一定 比例 的乳 胶 、甲基纤 维 素 、 硅 粉 、碳纤 维 ,将 极 大地 提高 水 泥 的阻 尼 能力 ]。 H. AbdulRazak等 研究 了腐蚀 对钢 筋 混凝 土 梁 自振 频 率 和模态 阻尼 比的影 响 ,发 现钢 筋 的 凹凸 与锈 蚀 都 增 加 了其 阻尼 比。Narayanan等 研 究 了不 同形 态 的纤 维 素纤维 对水 泥基 材 料 阻尼 性 能 的影 响 ,水 泥 基 材 料 阻尼吸声 能力 随着 纤 维 含量 的提 高 而提 高 ;环 境 的潮 湿 度越大 ,材料 阻尼能 力越好 。 Liu等_7 从 2000年 开始 也 对水 泥 基材 料 阻 尼增 强进行 过 深入 的研 究 。柯 国军 等 l_1。。对 混 凝 土构 件 阻 尼 比进行 的研究 发 现 ,橡胶 粉 等 加 入混 凝 土 后 能提 高 其 阻尼 比 30 ~ 9O 。 国 内外 对 于水 泥基 材 料 阻尼 性 能测试 的研 究 都停 留在 水 泥 净浆 和砂 浆 层 面上 ,因 为材 料 的阻尼测 试 只能通 过粘 弹谱仪 或热 动 力学 分析 仪进 行 ,而这些 装置 只能 测试 尺寸很 小 的材料 ,不 适用 于 多孔 多相 的混 凝 土材 料 。欧 进萍 、刘 铁 军等[11]开发 成功 了适用 于大 尺寸 材料 的阻尼 测试装 置 并且 对纤 维 混凝 土 的阻尼性 能 进 行 了测 试 ,取 得 了很 好 的测 试 效 果 ,突 破 了混凝 土 材 料 阻尼 性 能 准确 测 试 的瓶 颈 。本 文将对 不 同引气 剂含量 的 聚丙烯腈 纤维 混 凝土 的阻 尼 性 能进 行测试 ,并通 过 含 气 量测 定 仪 和 压 汞仪 测 试 含 不 同掺 量 引气 剂 纤 维 混凝 土 的气 孔数 量 与 孔 径 分 布 , 最 后将 通过 SEM 电镜 对 引 气 前后 纤 维 混 凝 土 的微 观 形 貌进 行观察 ,并 在 此 基 础 上探 讨 气 孔 含量 对 纤 维 混 凝 土阻 尼性能 的影 响机 制 。 2 实 验 广 州水泥 厂生 产 的强 度 等 级 为 32.5普 通 硅酸 盐 水 泥作 为胶凝 材料 ,深圳 海川集 团 的路威 2002聚 丙烯 腈纤 维 作 为 外 加 纤 维 ,纤 维 掺 量 为 每 立 方 米 混 凝 土 0.96kg,深圳 市 五 山建 材实 业有 限公 司生 产 的 WSI>2 型 高新 型引气 剂用来 改善 纤维混 凝 土的气 孔 结构 。配 置 的 4种 混凝 土样 品的配 合 比例 示 于表 1中 。 表 1 掺不 同剂量 引气 剂纤 维混凝 土 的配合 比 (m。) Table1 M ix ratiosofthefiberconcretewith various contentofair—entrainingagent(m。) 水 泥 纤 维 水 沙 石 子 引 气 剂 分组 (kg) (kg) ( ) (kg) (kg) (g) B0 48O 0.96 200 638 1042 —— B1 48O 0.96 200 638 1042 72 B2 48O 0.96 2OO 638 1042 144 B3 48O 0.96 200 638 1042 288 Note:Ihe ratio oiw atertO cem entin m assIS 0.4O. 利 用 三 点 弯 曲 梁 阻 尼 测 试 装 置 (专 利 号 : 200620020081.2)对 4种 纤 维 混凝 土样 品 的阻 尼 性 能 进 行测 试 。测 试 装 置见 文 献 [1】],正 弦 信号 由信 号 发 生 器发 出 ,200N 的激振 器在 功率放 大器 的控 制下 以 交 变 方式作 用 于混 凝 土梁 的跨 中上 ,力 由梁 底 部传 感 器 测 出 ,而梁 中点 的位 移 由梁 上 方 的激 光 位 移传 感 器 测
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