水泥含量和养生时间对合成模型冰物理力学性质的影响

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1、水利学报2004年6月SHUILIXUEBAO第6期文章编号0559-9350(2004)06-0041-05水泥含量和养生时间对合成模型冰物理力学性质的影响李志军王永学王喜文李广伟(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024)摘要试验研究一种新型水泥基合成模型冰的物理和力学性质分别测取了7种水泥含量8种养生时间试件的物理和力学参数包括密度压缩强度弯曲强度和弹性模量以分析水泥含量和养生时间对这种模型冰物理和力学指标的影响试验结果发现模型冰密度等其他力学指标均随水泥含量增加呈指数增

2、加而随室温养生时间增加模型冰的物理和力学指标约在140h处达到一峰值然后下降由试验结果获得的模型冰物理和力学指标等值图可作为选择模型冰指标的基础关键词养生时间水泥含量密度弯曲强度弹性模量压缩强度中图分类号P731.15P343.6文献标识码A我国的黄海北部渤海北方河流和渠道均在冬季有不同程度的结冰给桥梁码头堤坝船舶海上平台安全运行和维护带来威胁因此我国学者已经重视水利工程和海洋工程中的冰问题并开展相应的14]理论现场调查物理模拟和数值模拟等方面的研究物理模拟是研究冰对水工结构物作用机理的有5]效手

3、段之一为此大连理工大学在总结渤海海冰物理和力学特性参数的基础上研制了DUT-1非冻结67]合成模型冰制备技术(中国发明专利ZL00104621.7)其目的意义以及应用情况已有专文论述其中冰对半圆型防波堤作用力是该模型冰首次应用于解决实际工程问题为了认识这种模型冰的性能对标68]准配方模型冰的物理和力学特性进行过系统研究该模型冰同样适用于湖河淡水冰的工程问题需要改进的就是根据淡水冰的物理和力学性质指标和模型比尺确定模型冰的物理和力学指标范围实际上即使是海冰工程问题如果首先根据试验对象和试验技术确定模

4、型比尺然后依照模型比尺和天然冰的物理和力学指标确定模型冰的物理和力学指标范围的话该模型冰标准配方对应的物理和力学参数就不一定合适解决问题的途径就是通过调整模型冰配方中的控制因子来调整模型冰物理和力学指标使关键模拟指标符合相似准则的要求1模型冰物理和力学指标的测定方法由于DUT-1非冻结合成模型冰的物理和力学性质受到水泥性能含量和养生时间的影响所以只要调整水泥含量和养生时间就可以达到控制其物理和力学指标的目的本研究在DUT-1非冻结合成模型冰标准配方的基础上用425R硅酸盐水泥的7个干重量含量即由1

5、0%11%12%13%14%15%和16%水泥含量制备试样每一水泥含量在相同的环境条件下制备养生80个弯曲试件和80个压缩试件然后选择相隔约24h的8个不同养生时间即66h92h115h139h163h186h211h和235h对模型冰试样的密度弯曲强度弹性模量和压缩强度进行测试和分析模型冰密度测试试样尺寸为20mm30mm120mm试样养生到设计测试时间后用卡尺对每一试样的几收稿日期2003-04-28基金项目国家杰出青年基金资助项目(59725919)国家自然科学基金资助项目(50179003

6、)作者简介李志军(1960-)男河北崇礼人教授博士主要从事冰工程和冰区环境保护的研究1水利学报2004年6月SHUILIXUEBAO第6期何尺寸进行准确测量为了消除贯通孔隙的影响采用原位浮力法测量模型冰的密度即先测量试件的浮力差得到模型冰和水的密度差然后导出模型冰的浮力密度表1模型冰物理和力学指标随水泥含量和养生时间的变化水泥含量养生时间/h测量指标(%)669211513916318611235100.8980.9040.9130.9210.9230.9200.9130.909110.9050.

7、9080.9160.9230.9250.9220.9140.910120.9080.9080.9170.9270.9310.9280.9200.913密度130.9110.9140.9250.9350.9400.9360.9270.9193/(g/cm)140.9180.9200.9290.9390.9430.9400.9320.927150.9210.9250.9380.9490.9510.9450.9350.934160.9230.9290.9420.9530.9540.9480.9370.9

8、331038.1943.2949.2854.1856.1955.2452.2650.051143.0045.9752.8959.7563.4463.0259.0054.321245.3347.9456.8565.7270.0168.5662.3456.29弯曲强度1358.6162.0871.6881.1385.6883.9076.3067.39/kPa1463.9365.3077.0989.6796.1394.0583.7671.041574.0474.8388.10101.34