早龄期混凝土强度和变形特性的试验分析.pdf

谢军： 早龄期混凝土强度和变形特性的试验分析 1 9 早龄期 混凝土 强度和变 形特性 的试验分析 谢军 ( 中铁天 车建筑工程有 限公 司 北京1 0 0 0 5 5) 【 摘要】 通过回归分析了C 2 0 混凝土棱柱体立方体抗压强度和单轴抗压强度的试验数据 ， 获得了各强度 指标值与养护条件的数学关系； 同时， 对比分析了早龄期 ( 2 2 0 混凝土实测应力 一 应变全曲线和混凝土结构设计规 范中建议的标准全曲线， 通过分析处理试验测得的数据 ， 得到了早龄期 C 2 0混凝土的实用单轴受压本构关系， 为 早龄期 C 2 0混凝土结构或构件的分析计算提供了相关参考依据。试验发现 ， 混凝土的养护时间对于强度的影响 较小， 而对于弹性模量的影响非常大， 虽然早龄期混凝土强度上升很快， 但其弹性模量的上升则需要更多的时间。 【 关键词】 早龄期混凝土； 试验研究； 应力 一 应变全曲线 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 1 9 0 3 随着我国房建水平的提高 ， 房屋建设的速度越来 越快， 混凝土早龄期的特性对于模板的拆除、 施工速 度等都有着直接的影响。本文通过试验研究了早龄 期混凝土的强度与变形特性， 并通过这些试验数据分 析了早龄期混凝土材料的相关特性， 得到了相关的回 归曲线( 强度与养护时间和早龄期混凝土应力应变全 曲线等) ， 为早龄期混凝 土结构构件的分析计算提供 了一定的理论依据。 1 试验参数 是合理的骨架密实型级配， 消除了级配的影响。 表 7 K A1 01 无侧 限抗压 强度 ( 2 ) 为提高水泥稳定碎石的强度， 应选用密实 骨架结构， 密实骨架结构水泥稳定碎石基层在力学性 能、 抗冻性能等方 面优于其它结构， 可 以极大的改善 基层的路用性能。 ( 3 ) 通过对不同水泥剂量水泥稳定碎石基层无 试验用混凝土配合比来 自参考文献 1 。C 2 0为 水泥： 砂： 石： 水 =1 ： 1 5 9 ： 3 3 8 ： 0 5 4 ； C 3 5为水泥： 砂 ： 石 ： 水 =1 ： 1 1 3 ： 2 3 9 ： 0 4 1 。 2立方体抗压 强度试验 早龄期混凝土试件在抗压情况下破坏形态如图 1 所示 ， 图 1中左侧图为 1 d龄期的混凝土试件破坏形 态 ， 右侧图为 3 7 d龄期的混凝土试件典型破坏形态。 由图中可以看到， 养护 37 d的受压破坏形态已经十 分接近混凝土养护 2 8 d的破坏形态， 而养护 1 d的混凝 侧限抗压强度的研究， 提高水泥剂量可 以提高它的强 度， 但过多的水泥用量， 效果不一定显著， 寻找水泥稳 定碎石混合料中的最佳水泥剂量。 参考文献 1 J T J 0 3 4 2 0 0 0 ， 公路路面基层施工技术规范 s 2 J T J E 5 1 - 2 0 0 9 ， 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 s 3 J T J D 5 0- 2 0 0 6 ， 公路沥青路面设计规范 s 4 r l c E 4 2- 2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规程 s 5 滕旭秋 二灰碎石混合料配合比设计及路用性能研究 D 西安 ： 长安大学国 ， 2 0 0 3 6 周新锋 水泥稳定碎石混合料配合比设计及路用性能研究 D 西安 ： 长安大学， 2 0 0 5 7 刘昌忠 半刚性基层材料冻融循环强度变化分析 J 中南 公路 工程 ， 2 0 0 4， ( 3 ) 8 同济大学， 等 半刚性基层沥青路面 M 北京： 人民交通出 版社 ， 1 9 9 1 收稿 日 期】 2 0 1 1 0 3 0 7 作者简介】 夏芳( 1 9 7 1 一) ， 女， 哈尔滨人， 副教授。 硕士研 究生 ， 研究方向 ： 土木工程。 2 0 低温建筑技术 2 0 1 1年第 6期( 总第 1 5 6期) 一 图l 混凝土立方体受压破坏形态 土的破坏形态呈现非常散乱的状态， 内部强度明显还 很低。图2为早龄期 C 2 0混凝土立方体抗压强度与养 护条件 的关 系。从 图 中可 以看 到养护 天数 和混 凝 土 抗压强度呈非线性增 长趋 势， 但随着养护天数的增 长， 增长趋势减缓， 而且标准养护要好于 自然养护。 根据拟合的数学方法处理试验测定的早龄期 t3 2 0混 凝土立方体抗压强度值， 可以得到相应的计算早龄期 1 d 龄期 的混凝土立方体抗压强度值的曲线。 善 髓 鼎 幽 3 O 2 5 2 O l 5 l 0 5 0 养护龄期， d 图2 抗压强度与养护条件的关系 3单轴受压强度与变形特性试验 3 1 试 验方法 棱柱体轴心受压试验采用试件尺寸为 4 0 m m 4 0 m m1 6 0 ra m， 图 3 、 图4为自动测试程序记录下来的 早龄期混凝土棱柱体单轴受压试验力 一位移曲线。 从图中可以看到养护 1 d的混凝土强度达到级之后下 降的很快， 而养护 3 d以后的混凝土情况要好很多， 曲 线上升和下降的过渡平润很多， 二者的区别只是极限 强度和极限变形的极值， 同样的养护天数下， 标准养 护情况的混凝土要好于 自然养护。 3 d 龄期 7 d 龄期 图3 标准养护条件棱柱体单轴受压试验力一 位移实测曲线 罨 营 养护龄期， d ( B)3 d 龄期 ( b )7 d 龄期 图4 自然养护条件下试验力一 位移实测曲线 图5 抗压强度与养护条件的关系 3 2 试验结 果分析 ( 1 ) 棱柱体抗压强度。在混凝土单轴受压强度 与变形特性试验中， 同时测定了多种养护条件下的混 凝土棱柱体单轴抗压强度。图5给出了数据拟合后的 早龄期 C 2 0混凝土棱柱体抗压强度与养护条件关系。 从图中可以看到混凝土养护天数和抗压强度呈非线 性增长趋势， 但随着养护天数的增长 ， 增长趋势减缓 ， 而且随着养护天数的增加， 标准养护的混凝土强度要 越来越优于自然养护情况。 在施工过程中， 尤其对采用模板早拆技术的混凝 土楼板 ， 应在温 度和湿度方 面加强对早 龄期t 昆 凝 土的 养护 ， 以保证混凝土材料抗压强度的迅速增长， 从而 O 0 O O O O O 吣 吣 吣 吣 4 2 O 8 6 4 2 谢军 ： 早龄期混凝 土强度和变形特性的试验分 析 21 提高混凝 土楼板结构在施工期和服役期 的可靠度。 通过拟合分析试验测定的早龄期 C 2 0混凝 土棱柱体 的抗压强度值 ， 可以得到计算早龄期内各时刻的混凝 土棱柱体抗压强度值和养护天数的数学方程。 ( 2 ) C 2 0混凝土实测应力 一应变全曲线和规范 建议全曲线 的对 比。为了研究早龄期 C 2 0混凝土棱 柱体单轴受压应力 一应变全曲线和规范建议全 曲线 的联系和区别， 对比分析了试验实测混凝土全曲线和 规范 建议全曲线的。对比同一组 3个棱柱体在同养 护类型及龄期条件下试验实测的应力 一应 变全 曲线 和规范中建议的标准全曲线， 如图6所示。同时， 图 7 给出了两者有量纲 的一组全曲线形式。从 图中可以 看到， 在混凝土应力水平较低时， 实测曲线和规范建 议曲线 比较接近， 在应力水平较大时， 二者差距 比较 大。规范建议的是完全养护好的混凝土， 所以在最大 应变 0 0 0 1出现后 ， 早龄期混凝土快速失去强度 ， 而规 范曲线则平缓很多。但是最大抗压强度却基本一致 ， 即混凝土的养护时间对于强度的影响较小， 而对于弹 性模量的影响非常大。 图6 早龄期c 2 o 混凝土实测应力一 应变全曲线 和规范建议全曲线 的标准曲线对比 3 C 2 0和 C 3 5混凝土棱柱体 单轴受 压应力 一应变 全 曲线的对 比 通过测量 C 2 0和 C 3 5的混凝土棱柱体轴心受压 应力 一应变全曲线 ， 分析强度等级的差异给早龄期混 凝土的强度和变形特性带来的影响。为了便于对 比， 首先对各 自应力 一应变全曲线进行 了标准化处理 ， 如 图 8 所示。从图中可以看到， 标准养护 3 d的混凝土的 应力应变曲线在最大应变上小于规范值 的 5倍左右 ( 标准养护 3 d的在 1 个应变左右， 而规范在 5个应变 左右) ， 而最大应力却相差无几， 都在 1 3 b l P a 左右。对 于标注养护5 d的C 2 0和 C 3 5混凝土， 其前期应力应变 增长期的曲线是基本重合的， 即最大应力应变基本相 同， 都在 1 个标准应变单位左右， 但是对于强度下降 段， C 3 5的曲线要比 C 2 0的曲线下降得快， 相比 C 2 0的 全曲线比较平缓， 这里面的原因可能源 自配合比的不 同造成了内部硬化过程的不同。 昌 吕 - Z 图7 实测应力一 应变全曲线和规范建议曲线对比 图8 棱柱体单轴受压应力一 应变全 曲线标准 曲线的对 比 4结 语 通过测定早龄期 C 2 0混凝土棱柱体立方体和单 轴抗压强度， 使用试验数据回归分析的数学方法 ， 得 到可以计算各强度指标值与养护条件的数学关系表 达式， 为早龄期 C 2 0混凝土结构构件计算分析时强度 参数的选取提供一定的参考依据。试验发现， 混凝土 的养护时间对于强度的影响较小， 而对于弹性模量的 影响非常大， 虽然早龄期混凝土强度上升很快， 但其 弹性模量的上升则需要更多的时间。 参考文献 1 姚明芳， 李立权 ， 杨源， 等 新编混凝土强度设计与配合比速 查手册 M 长沙： 湖南科学技术出版社， 2 0 0 0 2 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范 s 3 过镇海 混凝土的强度和变形( 试验基础和本构关系) M j E 京 ： 清华大学 出版社 ， 1 9 9 7 收稿日期 2 0 1 1 0 3 2 2 作者简介】 谢军( 1 9 7 2一 ) ， 男， 四川成都人， 工程师， 从事 建筑施工方面的工作。