粉煤灰高强高性能混凝土早期拉伸徐变的试验研究.pdf

浙 江建 筑 ， 第 3 2卷 ， 第 5期 ， 2 0 1 5年 5月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Y o 1 3 2，No 5，Ma y 2 0 1 5 粉煤灰 高强高性能混凝土早期拉伸徐变 的试验研究 Ex p er i me n t a l I n v e s t i g a t i o n o n t h e Ear ly Te n s i l e Cr e e p f o r t h e Hi g h St r e n g t h a n d Hi g h Pe r f o r ma n c e Co n c r e t e o f F l y a s h 陈 波 ， 杨超 越 ， 杨杨 ， 江晨 晖 ， C HE N Bo ，Y ANG C h a o y u e ，Y A NG Y a n g 一，J I A NG C h e n h u i 。 ( 1 浙 江工业 大学建筑工程 学院， 浙 江 杭州 3 1 0 0 1 4 ； 2 浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 4 ； 3 浙江建设职业技术学院建筑工程系 ， 浙江 杭州 3 1 1 2 3 1 ； 4 浙江工业大学化学工程 与材料学 院， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 4 ) 摘要 ： 掌握高强高性能混凝土的早期拉伸徐变特性是其早期开裂 预测的重要前 提。今采用 自行设 计的混凝土 早期拉 伸徐 变实验装置 ， 初步评析了掺粉煤灰的高强高性能混凝土的拉伸徐变 特性 ， 并与基准 混凝土进 行 比较 。结 果表 明， 掺 粉煤灰混凝 土 徐变值与徐变速率均明显大于基准混凝土 。 关键词 ： 拉伸徐变 ； 早龄期 ； 高性能混凝土 ； 粉煤灰 ； 徐变速率 中图分类号 ： T U 5 2 8 3 1 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 4 5一O 4 高强高性 能混凝 土( h i g h s t r e n g t h h i g h p e r f o r m a n c e c o n c r e t e H S C H P C ) 是 2 0世纪 8 0年代末至 9 0 年代初 ， 一些发 达 国家基 于混凝 土结构 耐久性 设计 提 出的一种全 新 概念 的混 凝 土 。它 以耐久 性 作 为设 计 的主要指标 ， 针对 不 同用 途要 求 ， 高 性 能混 凝 土在 配 制 时采用低 水胶 比 ， 选用 优质 原 材 料 ， 且 掺 加 足够 数 量的矿物掺合料和高效化学外加剂 ， 从而重点保证了 混 凝土具有 高耐久 性 、 高工作 性 、 广 适用性 、 体 积稳定 性 好等优 秀 的技术 性能 。因此 ， 高性能混 凝 土被认 为是 目前全 世界性 能最全 面的混凝 土 ， 在越 来越 多 的 现代土 木工程建 筑 中得 到应用 。 然而， 高强 高性能混凝土相 比于普通混凝 土也 存在着相应的一些问题和不足， 由于采用低水胶 比、 高强 度水 泥 、 更 细 的掺合 料 以及高 效9 1- J J n 剂 ， 高 强高 性能 混凝 土早 期 水 化 较 普 通 混凝 土更 为 剧 烈 ， 从 而 导致较大的温度变化和温度变形 ， 并伴 随着迅速 的 自收缩 - 3 。当高 性 能 混 凝 土 的 收 缩 变 形 受 到 骨 料、 钢筋或者周边结构的约束时 ， 在混凝土内部就会 产 生拉 应 力 。若 所 产 生 的 拉 应 力 超 过 同时 刻 混 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 21 2 作者简 介 ： 陈波 ( 1 9 8 9 一 ) ， 男 ， 浙江温州人 ， 硕士在读。 凝 土具 有 的抗 拉强 度 ， 则 混 凝 土 就会 随 之产 生 微 裂 缝甚至开裂。由于混凝 土并非纯弹性材料 ， 不可完 全按 照弹性理论分析其早期开裂问题 。事实上 ， 早 期徐 变 是 缓 解 和 推 迟 混 凝 土 早 期 开 裂 的重 要 因 素 ， 分 析早 期开 裂 问题 不 可 避 免 地 需要 考 虑 早 期 徐 变 因素 的影 响 。因此 对 高 性 能混 凝 土 的徐 变 ， 尤 其是早期拉伸徐变开展研究工作， 以把握拉伸徐变 特性 是 十分必 要 的 。 本文以水胶 比0 3 0的高强高性 能混凝土作为 实验研究对象 ， 采用 自行设 计的拉伸加载徐变装置 实验评析 了应力水平( 应力强度 比) 为 4 0 、 加载龄 期为 3 d时， 基准混凝 土和粉煤 灰混凝土 ( 掺量为 3 0 ) 的拉 伸徐 变特 性 。 1 实验概 要 1 1 原 材料 及 配合 比 水 泥采用 强 度等 级为 5 2 5的普 通硅 酸盐 水 泥 ， 其 物理 力学 性 能 见 表 1 。粉 煤 灰 为 I级 灰 ， 密 度 为 2 2 0 g c m 。 细 骨 料 为 天 然 河 砂 ， 其 细 度 模 数 为 浙江建筑 2 0 1 5年第 3 2卷 2 4 、 表 观密 度 为 2 6 3 g c m 。粗 骨料 为 51 6 m m 连 续级配 的 碎石 ， 其 表 观 密 度 为 2 7 5 g c m 。外 加 剂 采用 聚羧 酸 系 高 效 减 水 剂 ， 减 水 率 在 2 5 以 上 。 混凝 土 的配合 比见 表 2 。 表 1 水 泥 的 物理 力 学 性 能 注 ： C为 P 0 5 2 5级普通硅酸盐水泥 ； W为 纯净 自来水 ； S为天然河沙 ； G为连续级 配的碎石 ； S P为聚羧酸高效减水剂 ， 1 2 试 件 成型 与养护 徐 变 实 验采 用 哑 铃 形 试件 ， 总 长 为 5 0 0 mm， 中 问等截 面 段 长度 为 3 0 0 m m， 断 面 尺 寸 为 1 0 0 mm 1 0 0 mm， 端 部 断 面 尺 寸 为 1 5 0 I T l m 1 0 0 mm。加 载 前 两端 旋进 连接 杆件 ， 用 以传递 拉伸 荷载 。 同时参照 普通混凝土力学性能试验方法标准 ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 制 作 抗 压 强 度 、 劈 裂 抗 拉 强 度 的试 件进 行强 度测 试 。 哑铃形 试 件 浇 筑 成 型 后 ， 放 人 标 准 养 护 室 ( 温 度为( 2 0 2 ) ， 相对湿度不低 于 9 0 ) 中养护， 1 d 后拆 模 。依 次用 塑料 薄膜 和 自粘铝 箔胶 带密 封试件 表面 ， 避免 测试 期 间试 件 与外 界 发 生 物 质交 换 。至 预设 的加 载龄期 时 ， 根 据 预 先 测得 的劈 裂 抗 拉 强 度 和设定的加载应力水平( 4 0 ) ， 计算确定拉伸徐变 试验 加 载 力 值 。 整 个 加 载 和 持 荷 过 程 均 在 温 度 ( 2 0 3 ) 、 相对 湿 度 为 ( 6 05 ) 的 环 境 中进 行 ， 荷 载持续 时 间为 1 4 d 。 通 过粘 贴在 哑铃 形试件 两侧 的电阻应 变 片获得 在持续 拉 伸荷载 作 用 下 ， 各参 数 条 件 的轴 向变 形数 值 ， 并 视为 全应变 s ， 再 通过 测定 非荷 载作 用 下 的 自由收缩应变数值 s ( 包括 温度应变 s 和 自收缩 应变 ) 以及荷 载 作用 下 的 弹性 应 变 数值 s ， 由式 ( 1 ) 获得所需 的徐变应 变 s s =s t 。 【 a I 一 t 一 。 h ( 1 ) 1 3拉 伸 徐 变 本研 究 采 用 直 接 拉 伸 徐 变 实 验 方 法 ， 该 系 统 主要由水平 加载 与控制 装置、 数据采 集 与存储 装 置 两部 分 组 成 。加 载 与 控 制 部 分 见 图 l 、 图 2， 弹 簧 用 以维 持 荷 载 稳 定 ， 通 过 粘 贴 在 刚 性 台 座 上 的 应 变 片所 测 得 的 应 变 数 据 ， 判 断 加 载 荷 载 值 的 变 化 。试件 两 端 三个 万 向轴 承 的 设 置 则 是 为 了 保 持 试 件 处 于 轴 心 受 拉 状 态 ， 避 免 偏 心 造 成 的 影 响 。 数 据 采 集 与 存 储 部 分 则 由 T D S 3 0 3型 数 据 采 集 仪 、 计算 机 构 成 。 端部锚囤件 、 l l = = 匕 = O O 0 龆 。 一 一 日 一 匠 I _ 一 _ l t _ l 一 卜 一 卜 一 l 鸯 千 f 顶 2 罂 0 O 0 4 0 O O 0 O 0 O 。 I l l O 0 O 0 0 0 0 O 0 0 l l 雄 杂 扦 并 向 抽 最 l腮 百 铀 蛋 龌 性 了 亍 向 l最 自 照 镑 ： 蠡 警 ：挡 图 1 自制拉伸徐变实验装置基本构造 图