冻融损伤混凝土力学性能衰减规律.pdf

第 1 5卷第 2期 2 0 1 2年 4月 建筑材料学报 J 0URNAL 0F B UI LDI NG M ATERI ALS Vo1 15， No 2 Ap r ， 2 01 2 文 章 编 号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 1 7 3 0 6 冻 融损伤 混凝土力学性能衰减规律 洪锦祥 。 ， 缪 昌 文 ， 刘加 平 ， 万 赘 ( 1 江苏省建筑科学研究 院有限公 司 高性能土木工程材料 国家重点实验室 ，江苏 南京 2 1 0 0 0 8 ； 2 江 苏博 特新 材 料有 限公 司 ， 江苏 南京 2 1 0 0 0 8 ) 摘要 ：为研 究冻融作用对混凝土力学性能的影响， 采 用快冻法将 混凝土盐冻或水冻至不 同损伤程 度 后 ， 测其 动 弹性模 量 、 抗折 强度 、 抗 压 强度 和劈 裂抗 拉 强度 以动 弹性模 量 为损 伤 变 量 ， 分析 了冻 融损 伤 与抗折 、 抗 压 强度 之 间的 关 系 ， 采 用 回 归分 析 的 方 法 建 立 了抗 折 强度 衰减 方 程 结 果 表 明 ， 混凝 土抗 压 、 抗 折 、 劈 裂抗 拉 强度 以及 动 弹 性模 量 均 随 冻 融 循 环 作 用 次 数 的 增 加 而逐 步 降低 ； 抗 折 、 劈 裂抗 拉 强度 以及 动 弹性模 量 的 衰 减速 率 随 冻 融循 环 作 用 次数 的 增加 而 不 断增 大 ， 但 抗 压 强 度 的衰减 速 率则是 先增 大后 减 小 ； 在 冻融循 环 次数 相 同 的情 况 下 ， 合 气量 越 高、 水 灰 比越 低 ， 混 凝 土的 强度 损 失越 小 ， 其 力 学性能 损 失 的 大 小顺序 依 次 为 ： 抗 折 强 度和 劈 裂抗 拉 强度 、 动 弹 性 模 量 、 抗压 强度 ； 冻 融损伤 与抗 折 强度 的相 关性 较好 ， 但 与抗 压 强度 的相 关性 较 差 ， 当冻融 损 伤 小 于 4 0 时 ， 混凝 土的抗 压 强度 一般 不低 于其初 始 强度 的 7 O 关 键 词 ：冻 融循环 ；损伤 ；力 学性 能 ；衰减规 律 中 图分类 号 ： TU5 2 8 0 1 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 O 1 2 0 2 0 0 5 De g r a d a t i o n La w o f M e c h a ni c a l Pr o p e r t i e s o f C o n c r e t e S u b j e c t e d t o F r e e z e T h a w C y c l e s HONG Ji n xi a n g 一， M I AO Ch a n g we n ， L U J i a p i n g ， WAN Y u n ( 1 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Hi g h Pe r f o r ma n c e Ci v i l En g i n e e r i n g M a t e r i a l s ， J i a n g s u Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Bu i l d i n g S c i e n c e Co ，Lt d ，Na n j i n g 2 1 0 0 0 8 ，Ch i n a ；2 J i a n g s u B o t e Ne w M a t e r i a l s C o ，Lt d ，Na n j i n g 2 1 0 0 0 8 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：I n o r de r t o s t ud y t he i n f l ue nc e o f f r e e z e t ha w d a ma g e o n t he me c ha n i c a l pr o pe r t i e s o f c on c r e t e， r a pi d f r os t e xp e r i m e nt s we r e c on du c t e d o n s p e c i m e ns w i t h v a r i e d wa t e r t o c e me n t r a t i o a nd a i r c on t e n t ， t he n t he t e s t s o f t he f l e x ur a l ，c o m p r e s s i v e，t e n s i l e s pl i t t i ng s t r e n gt h a nd d y na mi c a l e l a s t i c mo dul u s o f f r o z e n c o n c r e t e we r e c a r r i e d o u t Th e d y n a mi c a l e l a s t i c mo d u l u s wa s c h o s e n a s d a ma g e v a r i a b l e s ，t h e r e l a t i on s hi p b e t we e n f r e e z e t ha w da m a g e a nd f l e xu r a l o r c o m p r e s s i v e s t r e n gt h we r e a na l y z e d，a nd a n a t t e nu a t i o n e q u a t i o n o n f l e x u r a l s t r e n g t h o f d a ma g e d c o n c r e t e wa s p r o p o s e d t h r o u g h r e g r e s s i o n a n a l y s i s Th e e x p e r i me nt a l r e s ul t s s ho w t ha t f l e x ur a l ，c o m pr e s s i ve，t e ns i l e s pl i t t i ng s t r e n gt h a nd d y na mi c a l e l a s t i c mo du l u s d e c r e a s e wi t h t he i nc r e a s i n g f r e e z e - t ha w c y c l e s ；a nd t he de c a y r a t e of fle x ur a l ，t e n s i l e s p l i t t i n g s t r e n gt h a nd d yn a mi c a l e l a s t i c m o du l us i nc r e a s e s On t he ot he r ha nd，t h e d e c a y r a t e o f c omp r e s s i v e s t r e ng t h i n c r e a s e s a t f i r s t wi t h t h e i nc r e a s i ng of f r e e z e t ha w c y c l e s ，a nd t h e n de c r e a s e s Fo r t h e s a m e f r e e z e t ha w c yc l e s， t he h i gh e r i s a i r c o nt e nt or t h e l o we r i s t he r at i o o f wa t e r t o c e me n t ，t he l e s s i s s t r e n gt h l os s The de s c e nd i n g o r d e r o f l o s s o f me c h a n i c a l p r o p e r t i e s wa s a s f o l l o ws ： f l e x u r a l a n d t e n s i l e s p l i t t i n g s t r e n g t h，d y n a mi c a l e l a s t i c mo d u l u s ，c o mp r e s s i v e s t r e n g t h Th e d a ma g e d e g r e e a n d t h e f l e x u r a l s t r e n g t h we r e we l l c o r r e l a t e d whi l e i t s c or r e l a t i o n t o t he c ompr e s s i v e s t r e n gt h wa s we a k W h e n d a m a ge de g r e e i s l e s s t h a n 4 0 ，t he 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 1 0 ；修订 日期 ： 2 0 1 1 - 0 2 2 3 基金项 目： 国家重点基础研究发展计划 ( 9 7 3计划) 项 目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 5 ) 第一作者 ： 洪锦祥 ( 1 9 7 6 一) ， 男 ， 安徽安庆人 ， 江苏省建筑科学研究 院有 限公 司高级工程 师， 工学博士 E ma i l ： h o n g j i n x i a n g c n j s j k c a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 4 建筑材料学报 第 1 5 卷 c o m p r e s s i v e s t r e ng t h of f r e e z e t ha w d a ma ge d c o n c r e t e i s no t l owe r t h a n 7 0 o f i t s o r i g i na l s t r e ng t h Ke y wo r d s：f r e e z e t h a w c y c l e；da m a ge；m e c h a ni c a l pr o pe r t y；d e g r a d a t i o n l a w 冻融 循环 作用 是 中国北 方寒 冷地 区混 凝 土结 构 损伤失效 的主要原 因之一 为 了在结构设计 中合理 量化冻融损伤对混凝土强度的影 响， 对冻融损伤混 凝土结构进行安全性和耐久性评 估并制定 维修决 策 、 研究 冻融 循 环 作用 对 混 凝 土 力 学 性 能 的影 响 已 受 到重 视 如程 红 强 等 研 究 了普 通 非 引 气 混 凝 土 在冻融循环作用下 的抗压 、 抗 折、 劈拉 强度 以及质 量 、 动 弹 性 模 量 的 变 化 ； 李 金 玉 等 。 和 Ma r z o u k 等 研究了引气混凝土和高强混凝土在冻融循环过 程 中力学 性能 的变 化 特性 ； 高 丹盈 等 研 究 了钢 纤 维混凝土经冻融作用后抗压强度 、 劈拉强度 、 抗折强 度 的变化 ； 而 大 连 理工 大 学 则 对 经 冻 融 循 环 作 用 后混凝 土 的单 轴 、 多轴 强度 进行 了系 统 的研 究 ； 施 士 升 不但 研究 了 冻 融循 环 对 混 凝 土 抗 压 、 抗 拉 强 度 及 弹性 模量 等 常规 力 学 性 能 的 影 响 ， 还研 究 了冻 融 循 环对 混凝 土抗 剪 强度 、 泊 松 系 数 和 剪 切模 量 的影 响 ； S h i h E 8 ， 任慧 韬 等l_ g 。 则 研 究 了冻 融 循 环作 用 对 混 凝土 黏结 强度 的影 响 ； 覃 丽 坤等 1 研 究 了盐 冻对 混凝 土抗压 性 能 的影响 ； 杨 力 _ 】 。 研 究 了经 自然 冻融 循 环试 验 后混 凝 土试 件 的强 度 国 内外 虽 然 对 经过 冻 融作 用 后 的混凝 土 力学 性 能 进 行 了一些 研 究 ， 但 分析 已有 研究 可 以发 现 ， 从 定性 的角 度来说 ， 已有 的 研究 结论 比较 一 致 ， 即混 凝 土 在 冻 融循 环 作 用 下 其 力学 性 能会 出现不 同程 度 的下 降 ， 变 形增 大 ， 且 抗 折 或抗 拉强 度 比抗 压 强 度 损 失 严重 ， 但 不 同 的研 究 文 献对 冻融 作 用下混 凝 土力学 性 能衰减 规律 的描述 却 存在较大差异 这主要是 因为 已有研究都 注重研究 冻融 循环 次数 对 混凝 土力 学 性 能 的影 响规 律 ， 并 试 图建 立这 两者 之 间的关 系 然 而 ， 由于含 气量 和 水灰 比的不 同 ， 混 凝土抗 冻性 存在 很 大差异 如 对 于含气 量小 于 3 9 6 的 中低 强 度 混凝 土 ， 其 抗 冻 能 力 可 能 还 不 到 1 0 0次冻 融 循 环 ， 但 对 于 含 气 量 约 为 5 的 高 强混 凝 土 ， 其 抗冻 能力 可超 过 1 0 0 0次冻 融 循 环 上 述两种混凝土经受相 同次数的冻融循环作用后 ， 其 损伤程度和力学性能衰减程度必然存在很大差异 因此 ， 直接 建立 冻 融 循 环作 用 次 数 与 混 凝 土 力学 性 能之 间 的关 系 是很 困难 的 ， 且 只适 用于特 定 混凝 土 ， 不具 有普 适性 因此 ， 需 要进 一步深 入研 究 冻融 循 环 作用 对混 凝土 力 学 性 能 的影 响规 律 本 文 选 择 合适 的损 伤变 量 ， 从 损 伤 的角 度 研究 冻 融 循 环 作 用 对 混 凝 土力 学性 能 的影 响 规律 ， 并 建 立 冻融 损 伤 与混 凝 土强度 之 间的关 系 1 配合 比与试验方法 1 1原材 料与 配合 比 水泥 ( C ) ： 江南 水 泥 厂 生产 的金 宁羊 P 4 2 。 5 硅酸 盐水 泥 ， 其 化 学 组 成 ( 质 量 分 数 ， 本 文 所 涉 及 的 组成 、 水灰 比等除特别说 明外均为质量分数或质量 比) 见表 1 ， 基本 物理 力学 性能 见表 2 表 1 水 泥的化 学组成 T a b l e 1 C h e mi c a l c o m p o s i t i o n ( b y ma s s )o f c e me n t 表 2水泥的物理 力学性能 Ta b l e 2 Ph y s i c a l a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c e me n t 细集 料 ( F A) ： 河 砂 ， 细 度模 数 为 2 6 ， 表 观 密 度 为 2 6 4 0 k g m。 粗集料( C A ) ： 玄武岩碎石， 公称粒径为 5 2 0 m i t t ， 表 观密 度为 2 8 7 0 k g m。 水 ( w ) ： 自来 水 ， 符合 J GJ 6 3 8 9 混 凝 土拌 合 用 水标 准 要求 外 加剂 ： 江 苏博 特新 材料 有 限公 司 生产 的 J M B 型萘 系 高 效 减 水 剂 和 J M一 2 O O O C 型 松 香 热 聚 物 引 气 剂 由于水灰 比( mw ) 和含气 量对混凝 土抗冻 性能的影响最为明显 ， 因此 ， 配合 比设计时主要考虑 了含气量 ( 体积分数 ， 下 同) 和水灰 比的变化 J TG F 3 0 2 O ( 3 公路 水泥 混凝 土 路 面 施 工 技 术规 范 规 定 ： 非 抗冻 混凝 土的 含气 量应 为 3 左 右 ， 有 抗 冻要 求 的混 凝 土含 气 量 应 为 5 左 右 ， 有 抗 盐 冻 要 求 的 混凝 土含 气 量 为 6 左 右 因此 ， 含 气 量 共 设 计 了 3 9 6 ， 5 ， 7 这 3个 水 平 水 灰 比 共 设 计 了 0 3 9 ， 0 4 4 和 0 5 0这 3 个 水平 由于实 际工 程 中 以水 灰 比 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 洪锦祥 ， 等 ： 冻 融损 伤混凝土力学性能衰减 规律 1 7 5 为 0 3 9左 右 的 混凝 土最 为 常 用 ， 因此 ， 只 对 水灰 比 为 0 3 9的混 凝 土含 气 量 进 行 了变 化 ( 3 ， 5 0A， 7 ) 对 于水 灰 比为 0 4 4 ， 0 5 0的混 凝 土 ， 其 含气 量 为 5 混凝土的配合比及其含气量设计值见表 3 表 3混凝土配合比 Ta b l e 3 M i x p r o p o r t i o n o f c o n c r e t e 1 2试 验方 法 混 凝 土 的 冻 融 循 环 试 验 按 照 J TG E 3 0 - 2 0 0 5 公 路 工程水 泥 及水 泥混 凝土 试验 规程 中的水 泥 混 凝土抗冻性试验方法 ( 快冻法) 进行 冻融试件尺寸 为 1 0 0 mm1 0 0 mmx 4 0 0 mm 冻融试验根据使用 的不同液体介质， 分为盐冻和水冻两种 ， 但只对含气 量 为 7 的 C 3 9 A7试 件 进行 盐冻 试 验。 盐 冻 试 验 方 法除冻融介质不同外 ， 其余的与水冻试验基本相同 根据文献E 1 3 ， 盐冻试验 中冻融介质采用质量分数 为 3 5 的 Na C 1 溶液 因混凝土冻融试验持续时间较长， 为避免冻融 试验期间混凝土强度发生变化 ， 使冻融损伤混凝土 与未冻混凝土以及冻融循环次数不同的混凝土之 间 的试验结果缺乏可 比性， 将抗冻混凝 土试件 的龄期 定为 至少 6 个 月 冻融试验过程 中， 根据试件抗冻性 的高低来确 定测试 动 弹 性 模 量 的 间 隔冻 融 循 环 次 数 对 于 C 3 9 A3混 凝土 ， 由于其 抗 冻能 力 弱 ， 每 间 隔 1 0次 冻 融循环测 1次动弹性模量 ， 而对于抗冻能 力强 的其 他 配 合 比混凝 土 ， 均每 隔 2 5次冻 融循 环测 1次 动 弹 性模量 对 于任一配合 比混凝土 ， 当混凝 土 的损伤 ( 以相 对 动 弹性 模量表示 ) 达到 5 ， 1 0 ， 2 0 ， 4 0 ， 6 O 左右 时 ， 分别取 出 3个试 件 ， 停止 冻 融试 验 ， 晾干 后进行强 度试 验 抗折强度试件 尺寸为 l O O mi l l x 1 0 0 mm4 0 0 mm， 试 验 的加 载 速 率 为 1 2 k N mi n ； 抗压 强度 与劈 裂抗 拉 强度试 件 均从 断裂 的抗 折 试件 中切 割 ， 试 件 尺 寸 为 1 0 0 mm 1 0 0 1 T i m 1 0 0 mm 测试方法参照 J TG E 3 0 -2 0 0 5进行 2 冻 融循环作 用对 混凝土力学性能 影 响的定性分 析 不 同水灰 比( 0 3 9 ， 0 4 4 ， 0 5 0 ) 、 不 同含气 量 ( 3 ， 5 9 6 ) 的混凝 土经水冻不 同次数后 ， 其抗 压、 抗 折 、 劈裂抗拉强度及动弹性模 量见 图 1 ； 盐冻作用后 C 3 9 A7试件 的抗 折 强度 、 动 弹 性模 量 与 冻 融 循 环 次 数的关系见图 2 图 1 ， 2中的抗折 、 抗压 、 劈裂抗 拉 强度以及动弹性模量均以这些量在混凝土冻融损伤 前 、 后 的百 分 比来表 示 由 图 1 ， 2可见 ： ( 1 ) 在 冻融 循环 作用 下 ( 无 论 是水 冻还 是盐 冻 ) ， 不 同水 灰 比及 含气量 混凝 土 的抗 压 、 抗 折 、 劈裂 抗 拉 强度以及动弹性模量均随冻融循环作用次数的增加 而逐 步降低 ( 2 ) 对于配合比相同的混凝土 ， 冻融循环次数越 多， 其强度 、 动弹性模量等性能衰减越严重 但对于 含气量、 配合 比不 同的混凝 土， 其强度 、 动 弹性模量 随冻 融循 环作 用 次 数 衰减 的速 率 差 别 很 大 在 冻 融 循环作用次数相同的情况下 ， 混凝土的含气量越高、 水灰 比越低 ， 其强度损失越小 因此， 混凝 土的强度 损失并不完全取决于冻融循环作用次数 ， 还与混凝 土 的抗冻 能力 有关 ( 3 ) 在冻融循环作用下 ， 混凝土的抗折 、 抗压 、 劈 裂抗拉强度以及动弹性模量 的衰减速率不断变化 混凝土的抗折 、 劈裂抗拉强度 以及动弹性模量 的衰 减速 率 随冻融 循 环 作 用 次数 的增 加 而 不 断 增 大 ， 但 抗压强度 的衰减速率是先增大后减小 混凝 土的相 对 动弹 性模 量衰 减至 8 O 以前 ， 其抗 压 强 度 损失 与 动 弹性模 量损 失 差 别 不 大 ， 但 随着 冻 融循 环作 用 次 数的继续增加， 其动弹性模量 的衰减速率进一步增 大 ， 而抗压强度的衰减速率则明显减小 ( 4 ) 相 同配 合 比混凝 土 经 相 同冻 融循 环 次 数作 用 后 ， 其 抗折 、 劈拉 、 抗 压强 度 以及 动 弹性 模 量损 失 的大小顺序依次为 ： 抗折强度和劈裂抗拉强度损失 、 动弹性模量损失 、 抗压强度损失 抗折强度损失与动 弹性模量损失之 间的差别 随混凝土损伤程度 的增加 表现出先增加后减小的趋势 ， 即当混凝土 的损伤较 小 时 ， 抗 折 强度 损 失 与 动 弹性 模 量 损 失 之 间 的差别 较小 ， 随着损伤不断增加 ， 混凝土的抗折强度损失与 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 6 建筑材料学报 第 1 5 卷 量 喜 香 鼋 皇 。 F r e e z e t h a w c y c l e t i me s ( a 】 C3 9 A3 Fr e e z e th a w c y c l e t i me s C o ) C 3 9 A 5 F r e e z e - t h a w c y c l e t i me s F r e e z e tha w c y c l e t i me s ( c ) C 4 4 A5 ( d ) C 5 0 A5 图 1 水冻后混凝土 的强度 、 动弹性模 量与冻融循环次数的关系 F i g 1 I n f l u e n c e o f wa t e r f r o s t o n t h e s t r e n g t h a n d d y n a m i c a l e l a s t i c r r o d u l u s o f c o n c r e t e 图 2 盐冻后 C 3 9 A7试件的抗折强度 、 动弹性模 量与冻 融 循环次数 的关 系 Fi g 2 I nf l u e nc e of s a l t f r o s t o n t he f l ex ur a l s t r e ng t h a nd d y n a mi c a l e l a s t i c mo d u l u s o f C3 9 A7 c o n c r e t e 动 弹性模 量损 失 之 间 的差 别逐 渐 增 大 ， 但 当混 凝 土 的动弹性 模 量降 至 6 0 左 右 时 ， 其 抗 折 强 度损 失 与 动弹性模量损失之间的差别又逐渐缩小 3力学性 能衰减 规律 3 1抗折 强 度衰减 规律 动弹 性模 量能 很 好 地 反 映 混凝 土 的损 伤 状 态 ， 一 直是 混凝 土抗 冻 性 评 价 的重 要 指 标 之一 选 用 动 弹性模 量作 为 混凝 土 的损 伤 变 量 ， 并 定 义 混 凝 土 的 损 伤度 D 为 ： D： 1 一 E Ed o 一 1 一 E ， 式 中 E 。 ， E 分 别为 混凝 土 的初始 动弹性 模量 和 冻融损 伤 后 的剩 余动弹性模量 ， 日 为相对动弹性模量 图 3 ， 4分别 为水 冻和 盐冻作 用 下混凝 土 的剩余 抗 折强 度 _厂 与 损 伤度 D 的关 系散 点 图及 其 回归 分析结 果 回归 分析结 果 表 明 ， 在冻 融循 环作 用下 ， 混 凝 土 的剩余抗折强度和损伤度之 间具有很好的相关性 ， 它们之间的关系可表示为 ： f = = = e f ， 其 中 厂 为 混凝 土 的初 始抗 折 强度 ； t 为 回归 参 数 ， 与 混 凝 土 配合 比和冻 融介质有关 ， 其具体 数值见 图 3 ， 4 显 然 ， C 3 9 A3 ， C 3 9 A5 ， C 4 4 A5 试 件 的 t 值 相差 不 大 ， 而 C 5 0 A5 ， C 3 9 A7试 件 的 t值 比 C 3 9 A3 ，C 3 9 A5 ， C 4 4 A5 试 件 略小 这 说 明混凝 土 的强 度损 失 与冻 融 介 质 和水灰 比有 一 定 关 系 在 冻 融 损 伤 相 同 的情 况 下 ， 水灰 比过大 或 冻 融介 质 为 盐 溶 液 时 混凝 土 的抗 折强度损失将更大 由于 路面混 凝 土 的水 灰 比一般 不 会 大 于 0 5 O ， 因此 ， 对于路面混凝 土， 当冻融介 质为水溶 液时 ， t 可取 C 3 9 A3 ， C 3 9 A5 ， C 4 4 A5试 件 的 平 均 值 0 5 6 0 ； 当冻 融介 质为 盐溶 液 时 ， 可 取 一0 4 3 1 ， s j 0 暑 0 B 1 一 时 u 售 量勺站_【 甚口 一 时 r _【 摹 s n 弓p 0 昌 0 卫 一 嗣 吾 _【 甚口 扫 砷 一 对 J r I x 。 _l n l j 口 0 I I 1 0 罱一 一 时 u 一 H 订 对 口 扛一 _ 暑 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 洪锦祥 ， 等 ： 冻融损 伤混 凝土力学性能衰减规律 1 7 7 ( a ) C 3 9 A3 ( c ) C 4 4 A 5 图 3 水冻作 用下混凝土 的剩余抗折 强度与损伤度的关 系 ， F i g 3 Re l a t i o n s h i p b e t we e n r e s i d u a l f l e x u r a l s t r e n g t h a n d d a ma g e d e g r e e f o r c o n c r e t e s u b j e c t e d t O wa t e r f r o s t D 图 4 盐冻作用下 C 3 9 A7试件 的剩余抗折 强度与损伤度 的关 系 Fi g 4 Re l a t i o n s h i p b e t we e n r e s i d u a l f l e x u r a l s t r e n g t h a n d d a ma g e d e g r e e f o r C3 9 A7 c o n c r e t e s u b j e e 一 3 2 抗压 强 度衰减 规律 图 5为冻融损伤混凝 土 的剩余 抗压强度 。 与损伤度 D 的散点图 从 图 5可 以看 出 ， 随着损 伤 的增加 ， 混 凝 土 的抗 压强度总体上表现出下降的趋势 ， 但各数据点 的分 布规律不明显 这说 明混凝土冻融损伤后 的剩余抗 压强度 -厂 与损伤度 D的相关性差 这是 因为混凝 土 是 一种 弹塑 性材料 ， 在 应力 作用 下 既有 弹性 变 形 ， 又有塑性变形 在拉应力作用时其主要表现为线弹 图 5 混凝土的剩余抗压强度与损伤度关 系散点 图 F i g 5 S c a t t e r d i a g r a m f o r r e l a t i o n s h i p b e t we e n r e s i d u a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d d a ma g e d e g r e e 性 ， 比例极 限可达 6 O 8 0 ； 受压 时主要表现为 非线性， 比例极限约 为极 限载荷 的 3 0 ； 而相对动 弹性模量只能反映混凝土线 弹性性能损失 ， 无法反 映其 塑性性 能 的变 化情 况 因此 ， 混凝 土动 弹性 模 量 与混 凝土抗 折 强 度 的 相关 性 好 ， 而 与抗 压 强 度 的 相 关 性 差 图 5中圆圈 内 的试 验 数 据 表 明 ， 当混 凝 土 的损 伤度 DO 4时 ， 剩余抗压强度大多数不会低于初 始抗压强度 的 7 O 因此 ， 冻融损伤混 凝土的剩余 抗压强度 - 厂 c 。 可保守估计为 ： f o 。 一( 1 一D) ， q 口2 Q A l 鐾d 0 0_【墨I p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 8 建筑材料学报 第 1 5 卷 4 结 论 昆 凝 土 的抗压 、 抗 折 、 劈 裂抗 拉强 度 以及动 弹 性 模 量均 随冻 融循 环 作 用 次 数 的增 加 而 逐 步 降低 ； 抗 折 、 劈 裂抗 拉强 度 以及 动 弹性 模 量 的 衰 减速 率 随冻 融 循环 作用 次 数 的增 加 而 不 断 增大 ， 但抗 压 强 度 的 衰减 速率 则是 先增 大后减 小 在冻 融循 环作 用 次 数 相 同 的情 况 下 ， 含 气 量 越 高 、 水 灰 比越 低 ， 混 凝 土 的强 度 损失 越 小 ； 力 学性 能 损 失 的大小顺 序 依 次 为 ： 抗 折 强度 和 劈 裂 抗 拉 强 度 损 失 、 动 弹性 模量 损失 、 抗压 强度 损失 混凝 土 的强 度损 失与冻 融介 质 和水灰 比有 一 定 的关系 在冻 融损 伤相 同的情况 下 ， 混 凝土 的水 灰 比 过 大或 冻融 介质 为盐溶 液 时其抗 折强 度损 失更 大 混凝 土 的损 伤 度 与抗 折 强 度 的 相 关性 好 ， 而 与 抗压强度的相关性差 ， 其剩余抗折强度与损伤度之 间的关系可表示为： f 一e - D “ f 当损伤度小于 0 4时， 混凝土的抗压强度一般不低于初始抗压强 度的 7 O ， 冻融损伤混凝土的剩余抗压强度 厂 c 可 粗 略估 计 为 ： f = = = ( 1 一D) f 。 参考 文献 ： 1 程红强 ， 张雷顺 ， 李平先 冻融对混凝 土强度影 响E J 河南 科 学 ， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 2 ) ： 2 1 5 2 1 6 CHENG Ho n g q i a n g， ZHANG Le i s hu n， LI Pi n g x i a n Ef f e c t o f f r o s t o n s t r e n g t h o f c 0 n c r e t e 口 He n a n S c i e n c e ， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 2 ) ： 2 1 5 2 1 6 ( i n Ch i ne s e ) 2 曹建国 ， 李金玉 高强混 凝土抗 冻性 的研究 J 建 筑材料 学 报 ， 1 9 9 9 ， 2 ( 4 ) ： 2 9 2 2 9 7 CAO J i a n gu o， LI J i n y u St u d y on f r o s t r e s i s t a n c e o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 1 9 9 9 ， 2 ( 4 )： 2 9 2 2 97 ( i n Chine s e ) 3 李金玉 ， 曹建国 混凝土冻融 破坏机理 的研究 J 水利学报 ， 1 9 9 9， 3 0 ( 1 )： 4 1 - 4 9 LI J i n y u CAO J i a n g u o S t u d y o n t h e me c h a n i s m o f c o n c r e t e d e s t r u c t i o n u n d e r f r o s t a c t i o n J J o u r n a l o f Hy d r a u l i c E n g i n e e r ing， 1 9 9 9， 3 0( 1 )： 41 4 9 ( i n Ch i n e s e ) 4 MARZ OUK H， J I AN G Ka j i u E f f e c t s o f f r e e z in g a n d t h a wi n g o n t h e t e n s i o n p r o p e r t i e s o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e J ACI Ma t e r i a l J ou r n a l ， 1 9 9 5， 9 1 ( 6 )： 5 7 7 5 8 6 5 高丹盈 ， 朱海堂 ， 赵军 ， 等 冻融后钢纤维混凝土力学 性能的试 验研究 J 郑州大学学 报， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 1 ) ： 1 - 4 GAO Da n y i n g， Z HU Ha l t a n g， ZHAO J u n， e t a 1 Th e e x p e r i 一 6 7 8 9 B0 1 1 1 2 1 1 3 m e n t a l s t u d y o n t h e b a s i c me c h a n i c a l p r o p e r t y o f s t e e l f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e a f t e r f r e e z e t h a w J J o u r n a l o f Z h e n g z h o u Un i v e r s i t y， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 1 ) ： 1 - 4 ( i n Ch i n e s e ) 覃丽坤 高温及冻融循环后混 凝土多轴 强度 和变 形试验 研究 D 大连 ： 大连理工大学， 2 0 0 3 QI N Li k u n St u d y o n t he s t r e n g t h a nd d e f o r ma t i o n of c o n c r e t e u n d e r mul t i a xia l s t r e s s a f t e r hi g h t e mp e r a t ur e or f r e e z e - t h a w c y c l i n g D Da l i a n ： D a l i a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ， 2 0 0 3 ( i n Ch i n e s e ) 施士升 冻融循环对混 凝土力 学性能 的影 响 J 土木 工程学 报 ， l 9 9 7 ， 3 0 ( 4 ) ： 3 5 4 2 SHI S h i s h e n g Ef f e c t o f f r e e z i n g t h a wi n g c y c l e s o n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e