辊轴直径对混凝土抗折强度的影响分析.pdf

2l O 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 8卷第 2期 2 0 1 2年 4月 辊轴直径对混凝土抗折强度的影响分析 吕永高， 郑召典 ( 烟台大学土木工程学院， 山东 烟台2 6 4 0 0 5 ) 摘要： 混凝土的抗折强度是用来提供设计参数和检查混凝土质量的指标之一， 对于混凝土路面来讲尤为重要。 在新的抗折试验装置中， 将 4个加荷点的钢球和活动船形垫块改为 4个辊轴， 对不同辊轴直径对抗折强度的影响 进行了比较， 从而得出一个合理的比值， 对混凝土抗折试验有较大的指导意义。 关键词： 辊轴直径； 混凝土； 抗折强度 中图分类号： T U 5 0 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 2 2 1 0 0 2 An a l y s i s o f t h e r o l l e r d i a me t e r s o n c o n c r e t e fle x u r a l s t r e ng t h L V Yo n g g a o， ZHENG Z h a o d i a n ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， Y a n t m U n i v e fi s t y ， Y a n t a i 2 6 4 0 0 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c o n e t e i s o f i n t e r e s t t o e n g i n e e r s f o r ma n y r e a s o n s I t i s p a r t i c u l a r i mp o rt a n t for c e me n t c o n c r e t e o f t h e h i g h wa y I n t h i s n e w t e s t d e v i c e ， h a s c o n v e e d t h e f o u r l o a d i n g p o i n t s a n d a c t i v i t i e s o f t h e b o a t - s h a p e d b a l l s i n t o f o u r r o l l e r p a d s T h i s p a p e r h a s c o mp a r e d d i ff e r e n t d i a me t e r a g a i n s t t h e r o l l e r o f t h e e ff e c t s o f i n t e n s i t y a n d g e n e r a t e d a r e a s o n a b l e t h e r a t i o I t h a s a g r e a t e r s i g n i fi c a n c e o f t h e c o n c r e t e b e n d i n g e x p e rime n t s Ke y wo r d s： c o n c r e t e ll e x u r a l s t r e n g t h； t h e r o ll e r d i a me t e r s ； c o n c r e t e fl e x u r a l s t r e n gth 1 抗折强度试验 混凝土 的抗 折强 度试验 ， 是 将 1 5 0 m m 1 5 0 m m 5 5 0 1T I m的直角棱柱体混凝土标准试件， 在 5 0 3 0 0 k N抗折试验机， 或万能试验机配备相应 的抗 折试验装置， 按规定的加载方法进行抗折试验。每 组试验需同等条件制作龄期相同的 3 个试件， 并在 标准养 护 条 件 ( 温 度 2 0 C 3 C， 相 对湿 度 大 于 9 0 ) 下养护至规定龄期 。 新 、 旧混凝土抗折试验夹具如图 1所示。两者 之间的不同之处， 在于新装置将 2 ， 3 ， 5 ， 6 ， 9处 的钢 球和船形垫块改用辊轴替代。按规范要求， 辊轴直 径为 23 c m， 即只要辊轴的直径不超过此范围 ， 试 验结果应该是一致 的； 或者说 ， 由于辊轴直径变化引 起的试验误差 ， 可以忽略不计。但在试验过程 中， 试 验结果出现较大波动。 开始使用直径为 2 c m辊轴进行混凝土抗折试 验， 结果发现， 实际测定的混凝土抗折强度与设计强 度存在较大差值 ； 调查中， 未在混凝土配合比、 搅拌 、 振捣 、 养护等工艺中发现问题 ， 试验操作也按国家标 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 1 -0 4 作者简介 ： 吕永高( 1 9 6 8一) ， 男 ， 山东烟台人 ， 高级实验师 ， 主要从 事 岩土力学方面的科研和教学工作。 E m a i l ： 1 9 6 8 6 3 9 9 8 s i n a c o m 注：l ， 2 ， 6 - 一个钢球；3 , 5 二个钢球：4 试件；7 活动支座 8 一 机台：9 一 活动船形垫块 ( a ) l fl 的试验装置 ( b ) 新的混凝土抗折夹具 图 1 混凝土抗折试 验夹具 准进行。于是 ， 在国家标准允许 的范围内， 将辊轴选 择为其直径的上限 3 c m， 进行抗折试验 。试验结果 表明， 混凝土抗折强度则达到了设计强度。 试件的配合比、 搅拌、 振捣、 养护及其尺寸、 抗折 吕永高， 等： 辊轴直径对混凝土抗折强度的影响分析 2 l 1 强度操作程序 ， 严 格按 国家规范 和标准要求实施。 在新的试验装置 中， 和试件 直接接触的是辊轴 。在 加载时 ， 由于辊轴和试件 的变形 ， 其接触面积就会由 理论上的一条线 ， 变成接触 曲面。接触面积会随着 辊轴直径的增大而增大 ； 同时 ， 由于接触面积 的不 同， 也会引起其跨距 的变化 ， 即直径增大， 其实际 跨距会减小。因此 ， 导致其实测强度结果的不 同。 基于以上分析 ， 设计 了以下试验 ： 第一组取 国家 标准要求的辊轴直径最小值 2 c m 和最大值 3 c m， 取相同试件， 作对比试验； 第二组， 辊轴直径仍取 2 c m和 3 c m， 分别在辊轴和试件之间加 5 mm厚橡胶 皮 ， 进行对 比试验。根据公式 ( 1 ) ， 计算抗折强度 ， 结 果见表 1 ， 2 。 p r R b= ( 1 ) D凡 式中R 抗折强度( MP a ) ； P 试件破坏时最大极限荷载( N) ； 计 算跨 径， 即两 支 点 间距 ( L=4 5 0 m m) ； 6 试件宽度( m m) ； 试件高度( m m) 。 表 1 辊轴直径为 3 c m的装置试验 表 2 辊轴直径为 2 e m的装置试验 轴直径的试验装置下做试验 ， 得出不同的结果 ； 而在 相同的辊轴直径下 ， 加橡胶皮的和不加橡胶皮的试 验 ， 也得出不同的结果 。 以上结果验证 了上面的分析 ， 即抗折强度受辊 轴直径的影响较大。理论上讲， 抗折试验时， 辊轴和 试件之间的接触应该是一条线， 但实际上由于物体 受力变形 ， 实际接触为面 ； 辊轴直径大 ， 接触面就大 ， 接触面大 ， 净跨距 减小 ， 表现在数据 中， 即为测定 的抗折强度偏大。在相 同辊轴直径 的试验装置下 ， 辊轴和试件之间加橡胶皮 ， 人为地增大了辊轴直径 ， 同样说 明一个问题 。 因此 ， 当对施工现场同批混凝土进行抗折 强度 检测时， 就会 出现这样的结果 ： 采用较小辊轴直径 2 c m的试验装置测定的结果不合格 ， 而采用较大辊轴 直径 3 c m的试验装置测出的结果合格， 直接影响了 施工进度以及现场决策 。 由以上数据可以看出， 同一辊轴直径作用下 ， 加 橡胶 皮 的 比不 加橡胶 皮 的强 度增 加 了 1 5 3 和 1 4 1 ； 不同辊轴直径作用下， 加橡胶皮的比不加橡 胶皮的强度增加了4 8 和4 1 ， 呈现出随着辊轴 直径变大， 抗折强度也随之增大的趋势。 以上分析说明， 在相 同材料 、 相同成型条件 、 相 同养护以及试验条件下 ， 第一 ， 辊轴直径的大小， 直 接影响试验测定的抗折强度 ； 第二 ， 辊轴与试件接触 面积的扩大 ， 是影响混凝土抗折强度的最终因素。 目前 ， 规范推荐使用 的辊轴直径为 23 c m， 而 试验结果表明， 其直径对抗折强度值影 响较大。笔 者认为 ， 为了试验结果 的科学性 、 公正性 ， 应开展对 试验装置的比较研究 ， 以得到所检混凝土抗折强度 的真实值。同时 ， 根据试验结果 ， 笔者建议 ， 对于辊 轴直径为2 c m的试验装置所测出的强度值， 应该提 高 4 O ； 对采用辊 轴直径为 3 c m 的试验装 置， 即 可按实际测出的值检测判定混凝土的抗折强度。 2 试验结果分析 参 考 文 献： 按照国家标准定 ， 每组试件试块为 3个。为 了 使检验结果互相之间有可比性 ， 将 同一时间、 相同配 合 比的试件制作了 8组 ， 到相 同龄期后 ， 按既定的试 验方案进行试验 ， 得出如表 1 ， 2的结果。 通过以上数据可以看出， 相同的试件 ， 在不同辊 1 MH 5 0 0 6 2 0 0 2民用机 场飞行 区水 泥混凝土道 面面层施工技 术规范 s 2 删 一 0 5 39 4公路工程水泥混凝土试 验规程 S 3 G B T 5 0 0 8 12 0 0 2普通混凝土拌合 物性能实验方法 s