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新型UPVC声测管韧度分析实验

2020-02-26

由于普通塑料管外壁光滑, 与砼粘结性较差, 为提高管外壁与砼的粘结力, A S TM D 6 7 6 0-0 8规定UP VC声测管使用前应将外壁打磨粗糙。除采用粗糙管壁塑料管外, 管壁还可采用异型结构形式而非单纯的圆柱达到粘结力增强效果。目前, 输送重力流的市政塑料管道普遍采用环向加肋( 或筋) 、 发泡加厚等新技术以节省造价。UP VC加筋管为内壁光滑、 外壁采用经环形肋加强的异型结构壁管材其特点是减薄管壁厚度, 提高管道承受外压荷载的能力, 可起到提高管材环向刚度和耐外压强度的作用。这种管材在相同外荷载能力下, 可比普通 UP VC管( 内外壁光滑的实心壁管道) 节约3 0%左右的材料。但其主要用于市政排水管道, 成品规格的口径都在DN 3 0 0以上。将这种外壁加筋技术用在声测管上, 不仅可提高管道的自身强度, 还可增加管道与砼的接触面积, 提高管外壁与砼的粘结力。

与埋设市政管道不同, 声测管在安装过程中要考虑较多外界破坏因素, 特别是声测管随钢筋笼下放过程中钢筋笼扭曲及砼浇筑过程中砼挤压、 导管左右摆动撞击等因素。用于声测管的管道不仅要满足环刚度要求, 还应满足一定轴向抗拉拔性能。在塑料中加入玻璃纤维制作新型复合材料, 可降低热膨胀系数, 还可大大提高声测管的强度和低温抗冲击性能。如果将短切玻璃纤维改为长玻璃纤维, 线性膨胀系数会更低, 强度更高。带有纵向肋的塑料声测管, 既节省 UP VC原料, 又可提高管道强度及与砼的粘结性能。根据实际基桩长度所需管壁厚度, 该新型塑料声测管外径尺寸有4 8. 6、 5 0. 6、 5 2. 6、5 4. 6mm等多种型号( 见表1) 。

材料准备:

( 1)UP VC声测管。UP VC声测管在砼试件内的粘结长度为1 5c m, 外露1 0c m以便加载, 故需将UP VC声测管均匀切割成长2 5c m的小段。UP VC声测管外露长度不宜过长, 否则受力后 UP VC声测管易发生屈曲, 影响界面剪切滑移位移测量的准确性。切割后应将声测管端部断面打磨平整。

( 2)水泥砼。砼强度等级为 C 3 0, 水泥为3 2. 5号普通硅酸盐水泥, 砼组成物质的质量比为水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0. 4 7∶1. 7 7∶3. 4 3, 细集料选用普通细砂, 粗集料选择最大粒径为1 6mm 的碎石。矿料级配取J TG / TF 3 0-2 0 1 4《 公路水泥混凝土路面施工技术细则》 推荐范围的中值( 见表2) 。

试件制作及试验方法:

采用泡沫塑料板固定 UP VC声测管, 方法如下: 将泡沫塑料板切割成1 4 8mm×1 4 8mm×1 5mm的平板, 将 UP VC声测管插入并固定于平板中心。按照G B5 0 1 5 2-2 0 1 2《 混凝土结构试验方法标准》 ,借鉴目前国内外关于钢筋-砼界面中心拉拔试验研究成果, 将 UP VC 声测管埋入标准砼试验钢模( 1 5 0mm×1 5 0mm×1 5 0mm) 中( 见图1) 。

按配合比拌制水泥砼并均匀浇入 UP VC声测管四周约试模1 / 2高度处, 人工插捣密实后浇入剩余砼, 浇筑完成后利用振动台振捣密实, 全部完成2 4h后放入标准条件的养护室养护, 7d后脱模进行界面剪切试验。利用万能试验机进行剪切试验加载, 水泥砼试块固定于支架上, UP VC声测管为自由端, 下端悬空, 受力后可自由变形。试验共分为3组, 每组3个试件, 加载速率分别为1、 5和1 0mm /m i n, 由试验机配套的采集系统采集力和变形数据。

UP VC声测管与砼间的典型粘结破坏曲线见图2。

声测管与砼间的抗拉拔强度主要由水泥砼提供的化学粘结力和声测管与砼间的摩擦力提供。由图2可知: 声测管的粘结滑移大致可分为3个阶段: 1)滑移阶段。此时抗拉拔强度主要由声测管和砼之间的化学粘结力和摩擦力提供, UP VC声测管从加载端开始滑移, 一步一步扩展到自由端, 力逐渐增大,力与滑移位移间呈近似线性关系。2)脱粘破坏阶段。随着滑移量的增加, 粘结力进一步增长, 直至达到 UP VC声测管与砼间的抗拉拔强度, 此时声测管与砼间发生脱粘破坏, 化学粘结力失效, 总体粘结力迅速衰减。3)滑动摩擦阶段。随着荷载达到破坏荷载, 声测管与砼间的化学粘结力失效, 此后声测管与砼间已无粘结力, 只剩下恒定的滑动摩擦力, 直至声测管滑出砼试块。

声测管与砼间的粘结性能通过抗拉拔强度τ评价, 其计算公式见式( 1) 。3种荷载速率下声测管与砼间的粘结破坏荷载、 滑移位移及抗拉拔强度试验结果见表3。

严格的试验程序也是避免应变数据异常的重要手段之一。试验程序包括试验设计和规划、 试验准备、 结构加载试验、 量测实施、 数据分析和总结评价。在试验设计阶段, 应根据结构的受力特点与材料性能合理布置应变测点。在结构加载试验中, 应严格按照试验加载制度进行, 如结构试验前实施预压, 消除结构本身存在的非弹性变形, 减小残余应变; 通过合理的持荷时间保证应变数据的稳定性, 新桥荷载试验中分级加载持荷时间一般不小于1 0m i n。如在试验过程中出现应变数据不稳定现象, 应分析原因, 有时可采用现场立即重复试验的方法分析应变数据异常的原因。


来源:http://www.57269.net/news/2020226391.html
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