|
文献速读 Compos. Part B-Eng. ：3D打印混凝土塑性收缩裂缝  题目 题目：Plastic shrinkage cracking in 3D printed concrete 3D打印混凝土塑性收缩裂缝 关键词 3D打印混凝土；耐久性；塑性收缩裂缝；早期裂缝；层间粘结强度 来源 出版年份：2020年 期刊：Composites Part B: Engineering 课题组：南非斯坦陵布什大学Riaan Combrinck课题组 研究背景 3D打印混凝土（3DPC）无需传统模板，节省了成本、时间和材料，然而，由于缺少模板、极少的泌水 、低骨胶比和掺入大量细骨料等因素，3DPC容易产生塑性收缩裂缝(PSC)，这些裂缝，不仅不美观，而且会导致混凝土内部钢筋的腐蚀，加速混凝土的碳化，降低3DPC的耐久性。PSC发生在新浇筑的塑性混凝土中，由于孔隙水的蒸发，孔隙中产生负压力，导致混凝土的体积收缩。限制这种收缩会导致拉应变的发展，如果超过塑性混凝土的拉应变能力，就会导致开裂。在普通模板施工中，混凝土顶面积累的泌水阻止了孔隙水的蒸发，降低了水平收缩。3DPC的细骨料掺量大，水灰比低，泌水量比普通混凝土少。因此，孔隙水蒸发的时间更长，从而导致更多的孔隙水损失和收缩。在打印完成后，由于缺少模板，3DPC立即受到室温、湿度、风等环境因素的影响，这些都增加了PSC的风险。为了研究普通混凝土的塑性收缩裂缝，通常使用的是ASTM C1579试验方法或圆环法。这两种方法各有优缺点，但很明显，这两种方法都不适合用于评估3DPC试件的早期收缩或开裂。 研究出发点 在3DPC中，逐层施工、外露的侧面、缺少模具以及中间层的潜在影响都表明其需要一种新的塑性收缩裂缝测试方法。新的测试方法设置应易于构建，同时，测试方法应易于在实验室中执行，并提供可重复性和可靠的结果。此外，该方法应适用于评价和比较不同3DPC混合物、环境以及PSC缓解措施的效果。基于此，本文针对3D打印混凝土塑性收缩裂缝的形成与扩展情况展开研究。 研究内容 文章开发了一种新的实验方法来确定PSC风险，评估PSC预防措施的有效性，并了解PSC在早期3DPC中的行为。同时，评估了3DPC试件的自由收缩，并识别和系统地介绍了诱导PSC的约束来源。最终，应用该方法研究了3DPC中裂缝形成和扩展的基本规律。  图1 3DPC中用于诱导PSC的几种组合。A)受打印几何形状的限制；B)受基础摩擦约束；C)由两根与刚性构件连接的100mm钢条约束；D)由4根连接刚性构件的50毫米钢条约束；E)由两根100毫米的钢条约束，钢条与刚性构件连接，在约束之间有一个缺口  图2 a)约束组合C(摄像机与试件夹角为60度)；b) 约束组合D(摄像机与试件夹角为45度)；C)插入缺口时约束组合D(摄像机与试件夹角为90度)  图3 打印后 a) 34, b) 46, c) 50, d) 64, e) 80, f) 122分钟，约束组合E的DIC试件水平位移  图4 约束组合E试件各层的长度变化(ΔL)和裂缝宽度：a) L = 18 mm处的长度变化; b)图3所示层中裂缝宽度 主要结论 1.本文实验方法适用于3DPC中塑性收缩开裂风险评估、预防措施制定与评价以及提高对裂缝扩展的认识，通过评估受约束的3DPC试样在适度的蒸发速率下的变形响应，证明了该技术的合理性； 2.由于适度的蒸发速率，大量的自由收缩发生在打印后的头2小时内。3D打印混凝土的应变增长率和峰值应变比普通混凝土高几倍，引入钢条约束收缩导致3DPC试件严重开裂，打印后大约50分钟混凝土开始开裂，并在接下来的一个小时内宽度增加； 3.通过监测塑性收缩期间的变形，了解了3DPC早期裂缝形成的基本行为。裂缝产生可分为四个阶段：变形约束发展阶段、收缩阶段、延伸阶段和裂缝形成阶段。在收缩变形从一层向另一层传递的过程中首次观察到层间滑移，并且连续约束和非连续约束均会导致层间滑移； 4.早期层间滑移是3D打印混凝土所特有的，对其缺乏了解，需要进行补充研究。可以合理地推测，所观测到的层间滑移有可能降低3DPC的层间长期粘结强度和耐久性，需要更多的实验来证实这一点。 文献链接： https:///10.1016/j.compositesb.2020.108313 |
|
|
