硫磺混凝土增强增韧技术研究现状及展望.pdf

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1、硫磺混凝土增强增韧技术研究现状及展望吴荡荡，张绍刚。薛升。刘迪和，李威，郭静(湖北工业大学轻工学部绿色轻工材料湖北省重点实验室，湖北武汉430068)摘要：硫磺渴凝土是由硫磺、砂石、矿物填料、添加剂等混合再加热到一定温度下熔融搅拌冷却成型的，它具有一些普通混凝土所不能及的优点。文章主要综述了硫磺混凝土的研究与应用．重点概述了增强增韧机理及界面问题．并对硫磺混凝土及含硫聚合物进行展望。关键词：硫磺混凝土；纤维；增强：增韧Abst】隐ct：SuHhrconcreteiscomposedofsuHhr，san

2、d，mineralfiUersandadditives，andIIlixedandheatedtoacertaintemperature．It7sfo珊edbymeltin＆stirringandcooling．Ithastlleadv锄tagesthatordinaryconcretedon，thave．Thisp印ersummarizestheresearchandapplication0fsulf．urconcrete，focusingoneIl}l肌cing&tougheningmechanis

3、maJldinted’ace．ThesulfurconcreteandsuHhrcontainingpolymersarediscussed．1【eywords：suⅡhrconcrete；胁er；enhaIlcing；toughening0引言混凝土的种类有硅酸盐混凝土、硫磺混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、预应力混凝土等。目前．全球每年消耗约28亿ms混凝土。硫磺混凝土(Suhrconcrete)是用硫磺替代水泥做胶凝材料。把原料加热到一定温度(140℃左右)。使硫磺熔化，再

4、经过搅拌、装模和冷却工序即可【”。硫磺混凝土具有比普通硅酸盐混凝土大1．8倍左右的抗压强度．大2．8倍左右抗拉强度．弹性模量也有l倍多。硫磺混凝土还具有很好的耐腐蚀性，不受盐、酸和弱碱的影响、很低的吸水率、快凝、抗渗，可熔融反复回收利用等优点删。主要用于化工厂耐腐蚀结构、海上结构、公路、桥梁、机场跑道和停机坪、食品加工厂有抗菌功能的工程结构、排水管和窨井(耐蚀性、抗渗性和高强度)、铁路轨枕结构、路面快速修补、桥梁零时支座等【2胡。然而．硫磺由熔融液态冷却至固态状态时，发生晶型转变。体积收缩较大，硫晶粒间

5、产生微细裂隙，易发生脆性破坏，因而影响它的使用性能。所以要解决基金项目：2013年国家级大学生创新项目。项目编号：20210500079。一22一硫磺混凝土这些问题．实际上就是要解决硫磺的脆性问题。为了提高硫磺的强度和韧性．阻止基体中原有缺陷(脆性及微裂缝)的扩展并延缓新裂缝的出现。一般可以往硫磺中掺入与其粘结性能较强的纤维配筋或对硫磺进行改性处理。1纤维增强机理硫磺混凝土复合材料增强的方法主要有纤维增强、颗粒增强、弥散增强等。有关纤维增强的理论．比较有代表性的有美国的Romualdi提出的纤维间距理论

6、和英国的sw踟等人提出的复合力学理论。以此为基础。国外学者进一步开展了理论研究和应用开发。纤维阻裂理论鲫。又称为“纤维间距理论”。早期由J．P．Romualdi等人于1963年提出。该理论认为在混凝土内部存在着不同尺度及不同形状的孔缝、微裂纹和缺陷，当受到外力作用时，这些部位将产生应力集中，引起裂纹扩展．导致混凝土结构的过早破坏。在混凝土中掺入一定数量的纤维后．在受拉时。跨过裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处的材料仍能继续承载。缓和了应力集中程度；随着纤维数量的增加。纤维间距减小并密_-互盔

7、

8、才丝堕墅笪望布于裂缝周围时。应力集中就会逐渐减少或消失。纤维平均间距可由下式求出：盯rrs=1．38d、／亩=1．3甜、／分式中：S一某一截面纤维平均间距：d一纤维直径；p一纤维体积百分率；y一纤维混凝土的单位体积；y厂-单位体积内纤维体积(％)。复合力学理论f6堋．该理论最先是由英国的swaⅡlv等人基于线弹性、匀质顺向配置连续纤维混凝土复合材料而提出的。纤维不仅能够转移荷载。还能与基体界面粘合。当沿纤维方向承受拉力时，外力通过基体传递给纤维．使纤维混凝土复合材料的抗拉强度和弹性模量有所增加．从而改

9、善了混凝土的性能．提出了纤维混凝土强度与纤维的接入量、方向、长径比以及粘结力之间的关系。龚绍基【--1将短切的玻璃纤维作为配筋加在硫磺混凝土拌合料内。以增加抗拉强度、抗弯强度以及抗冲击强度。同时．由于硫磺混凝土有很好的耐腐蚀性。所以对硫磺混凝土的增强，可用玻璃纤维和聚酯纤维等进行增强．且增强效果很好．纤维的密集度以5％。7％为最佳用量f仞。郭光武【131等以熔融态硫磺为胶结料．以水泥、沙子为填料制得了硫磺基复合材料．并将其与普通混凝土力学性