锯末菱镁混凝土的弹性模量及其测定方法_中科筑诚菱镁技术交流_新浪博客

 



  锯末菱镁混凝土(简称菱镁砼,以下同)是用菱镁粉(又称苦土粉)为胶凝材料,卤水(Mgcl2)为调和剂并拌和一定数量的锯末、电平刨花或粉碎至相当于锯末细度的麦秸调制而成,_成型后,在自然条件下养护28天,菱镁硅具有很高的抗压强度.它在机电、仪器表产品的包装和其它工程中用以代替木材得到了广泛的应用。因为菱镁硷的力学性质在压缩和拉伸时有着转大的差异,抗压的能力比抗拉的能力大得多。故菱镁硅通常需配置一定数量的有机物筋材用作抗压和抗弯构件的材料。
  应该说明,我们所提到的菱镁硅弹性模量是指在静力受压情况下的弹性模量。
  菱镁硅弹性模量是其构件变形的计算依据.因此菱镁硅弹性模量的测定是非常重要的。
  要想制定菱镁硷(静压)弹性模量的试验方法,首先应对菱镁硅的变形及其弹性模量的性质予以简单的叙述.

菱镁硅的变形
  菱镁硅的变形是随着加载方式和载荷作用持续时间的不同,通常分为“初级变形----在初始短期载荷作用下的变形”和“徐变----在长期载荷作用下的变形”两种。当菱镁硅的变形达到其极限变形”时,它就会发生破坏。  
1.初始变形
  图1所示,为一个菱镁硅棱柱体试件在初次短期轴心压力作用下的应力一应变关系曲线。图中表示的应力6h时,其应变为εh。卸载后应变由减至εs,它只恢复了εt,而将εs残留在试件上。εt为弹性应变,εs为塑性应变,应力愈大,塑性性质就愈显著。
  上述试验情况说明,即使在初次加载且时间较短的情况下,菱镁砼的初始变形也会呈现出一定的塑性性质,其总变形是由弹性变形和塑性变形两部分组成。这一点与均质弹性材料(如钢材)是不同的。因此,差镁硅应当作弹塑性材料来看待。
  应该指出,只有在初次加载而且时间爆短应力很小、塑性应变尚来不及发生的情况下,应力与应变的关系才近似于直线,卸载后,变形基本上能全部恢复。也就是说,有在这种情况下菱镁硅的变形才基本上是弹性变形。
  菱镁硅试件在受拉时,也同时呈现出弹塑性。 
 2.徐变
  在菱镁硅试件上.加载,并使该载荷持续很长时间,我们就会发现菱镁硅试件的变;随着时间的延长而不断增长,这种现象称之谓“徐变”。
  当加在菱镁硅试件上的载荷长时间的持续不变时,该试件的变形将随着时间的不断增长,它的最终徐变值可达到其初始应变的2.5倍左右。

菱镁硅的弹性模量
  由菱镁硅的应力一一应变曲线中可明显的看仕,即使在应力不大时,菱镁硅试件出现了塑变形。由于菱镁硅的弹性模量是一个变量,故不能像钢材那样的简单的轴向伸的方法来测定其弹性模量。而是采用多次加载、卸载以xx其塑性变形的法测定它弹性模量.测是方法是在应力为。0--0.4倍菱镁硅轴心抗压强度(Ra)之间反复加载卸载4--6次.试验表明,经4--6次载荷的反复作用,菱镁硅试件的变形不仅比较定,而且应力--应变曲线趋于一条直线,一般取应力等于0.4Ra绎4次反复加载、卸后的应力一应变曲线的割线斜度OA(图1)来表征菱镁硷构件在使用下菱镁硅材料,弹性性质,即:

  Eh=tgα=δh/εh(1)

  式中

  Eh ----菱镁砼弹性模量Pa;

  α----应力应变图中割线(OA)与水平轴线夹角;

  óh---菱镁砼应力,Pa

  εh—菱镁砼应变,(无名次)。

  由于这种表征方法反映了菱镁砼的弹塑性性质,故常称为变弄模量。一般计算中的菱镁弹性模量就是采用变形模量。
菱镁硷静力受压弹性模里的测定
   (一)测定目的
  测定菱镁硅的静力受压弹性模量(简称弹性模量)是菱镁硅轴心抗压强度0.4倍时加载割线模量。为菱镁硅构件变形计算提供依据。
  (二)主要试验设备
  1.压力试验机:菱镁硅弹性模量试验用的试验机,其精度至少应为士2%,量程能使试件的予期破坏载荷值不小于全量程的20%,但也不应大于全量程的80%。
  试验机上、下压板应具有足够的刚度,其中的一块压板({zh0}是上压板)应带有球形支座,以使压板与试件接触均衡。
  在试验机上,上压板和试件之间可加钢垫板。钢垫板两承压面均应平整,与试件接触的压板或垫板的尺寸应大于试件的承压面,其不平度要求不超过0.02%(即每l00mm不超过0.02mm)。
  2.变形测量仪表:采用千分表时,其精度不应低于0. 001 mm;若采用镜式引伸仪时,其精度应不低于0.002mm。
   3.弹簧捣棒:如图2所示,它主要由捣块、套筒、弹簧及调节螺丝组成。其捣压面积为55 × 22mm,弹簧捣棒的弹簧压力在试验前应调节到承受80N的压力。
  4.试模:菱镁硅弹性模量试件的试模是由铸铁或钢制成。
试模应具有足够的刚度并应便于拆装。试模内表面应刨光,其不平度应不大于试件边长的0.05%。组装后试模相邻面的不垂直度应不超过±0.5℃。
  5.量尺:采用钢尺,其量程为300mm,最小刻度1 mm。
  (三)试件制备
  菱镁硅弹性模量的试验,我们是取用150 ×150 ×300mm棱柱体作标准试件。但也可以采用100 ×100 ×200mm或200 ×200×400mm非标准尺寸的棱柱体试件。不论采用那种规格尺寸的棱柱体试件,其试件的高宽比均应在2--3范围内。
  图2 弹簧捣棒
  ⒈调节螺丝;⒉弹簧3.套筒4捣块
  每次试验制作六个试件。其中三个试件用于测定菱镁硅的轴心抗压强度Ra。
  菱镁硅弹性模量试件采用卧式成型。在制作试件前,应首先检查试模,拧紧螺栓并清刷干净。试模内壁应涂以薄层矿物油脂。
  将拌和好的菱镁砼分两次装入试模。{dy}次投入量大约为总量的3/5注意用泥板在试模内将菱镁砼摊平,用泥板均匀插捣四角,然后用弹簧捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀捣固;第二次投入的菱镁砼应略高于试模的上平面,以保证在捣固后菱镁砼能基本上与试模上平面平齐。每层捣压次数应不少于100次,再填压补齐,然后用泥板抹平上表面。
  成型完毕的试件在室温为20±15℃的养护条件下静止一昼夜,拆模、编号。然后将试件放在20±3℃的养护(或放入养护箱)条件下养护至试验要求日期,一般为28天。
  (四)试验步骤
  1.试件在拭验前应擦拭干净,测量尺寸并检查其外观。试件尺寸测量xx至l mm,并据此计算试件的承压面积A。若实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm时,可按公称尺寸进行计算。
  试件承压面的不平度应不大于试件边长的0.08%、承压面与相邻面的不垂直度应不大于1℃。否则,轼件应按上述要求予以修整。
  2.取三个试件测其轴心抗压强Ra。将试件直立放置在试验机的下压板上,试件的轴心应与压力机下压板中心对准,开动试验机,当上压板与试件接近时,应注意调球座。以使其接触均衡。
  以0.2--0. 5MPa/S的速度连续而均匀地加载,当试件接近破坏而开始迅速变形时应停止调整试验机油门,直至试件破坏,然后记录破坏载荷值P。

  菱镁砼轴心抗压强度按下式计算:

  Ra=P/A(2)

  式中:Ra----菱镁砼轴心抗压强度,MPa;

  P----破坏载荷,N,

  A----试件承压面积,mm2。

  菱镁硷轴心抗压强度计算应xx至0.1 MPa。

  以三个试件抗压强度的算术平均值作为该组试件的轴心压强度值。

  3.将另外三个试件做弹性模量。试验前、将测变形的仪表仔细地安装在试件成型时与试模内壁接触的两个侧面中心上,并对称于试件的两端;如图3所示。


试件的测量标距为150mm。若采用非标准试件时,其测标距应不大于试件高度的1/2。
  试件安装好仪表后,置于试验机的下压板上,应注意调使其轴心与下压板的中心对准。
  4.开动试验机.当上压板与试件接近时,应注意调整座,以使试件接触均衡。
图3 仪表安装示意图以每秒0.2--0.5 MPa的速度连续均匀地加载至轴心抗压度值的
  ⒈试件⒉表量0.001(mm)0.4倍,即达到Pa值。然后,以同样的速度卸载至0, 此反复予压三3.上金属环4.下金属环次,图4(弹性模量试验加载制度示意图)所示。
  5.接触杆6刀口7、8.固定螺丝在予压过程中,应注意观察试验机及仪表运转是否正常,如不正常,应予以调整。
  5.予压三次后,用上述同样加载速度进行第四次加载,先加载至应力为0.5 MPa的初始载荷P0,保持30S后分别读取试件两侧仪表读数△0。然后加载到控制载荷Pa,保持30S后读取试件两侧仪表读数△4a,分别计算试件两侧的变形值,并算出其平均值△4。

图4试验加载制度示意图
  按上述加载速度的卸载至Po , 30S后再读取试件两侧仪表上的读数△。按上述方法继续进行第五次加载、持载(30s),读数并计算出试件两侧变形的平均值△5,△4与△5相差应不大于0.00004L(其中L为测点标距)否则,应重复上济试验过程、直到两次相邻加载后试件的变形值相差符合要求时为止。然后、卸掉仪表,以同样的加载速度加载至试件破坏为止,以取得菱镁硅的轴心抗压强度Ra。

  (五)试验结果计算

  1.菱镁硅的弹性械量值按下式计算:

  Eh=[(Pn-Po)/A]×L/△n(3)

  式中:

  Eh一一菱镁砼弹性模量,MPa;

  Pn一一应力为0.4Ra时的载荷,N;

  Po一一初始载荷,N;

   A一一试件承压面积,mm2;

n一一{zh1}一次从Po加载至Pn时的试件两侧变形值的平均值,mm;
   L一一测点标距,mm。

  弹性模量的计算结果应xx至100MPa.

  2.菱镁砼弹性模量按三个试件测值的算术平均值计算。如果其中一个试件的轴心抗压强度Ra′与Ra之差超过20%Ra时,则弹性模量按另外二个试件的测值算术平均值计算。若有二个试件的Ra与Ra之差超过规定时,则试验结果无效。

 

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