模型试验中微粒型混凝土和砂浆的选用.pdf

第 3 3卷第 2期 2 0 1 2年 4月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No ah C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r Co n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o w e r Vo 1 3 3 No 2 Ap r 201 2 文章编号 ： 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 6 8 0 3 模型试验 中微粒型混凝土和砂浆的选用 姜新佩 ，郭冬芬 ，郑伟涛 ( 1 河北工程 大学 ， 河北 邯郸 0 5 6 0 3 8 ； 2 河北省邯郸市质量检 测中心 ， 河北 邯郸 0 5 6 0 0 2 ) 摘要 ： 为 了确定模型试验 中的微粒 型混凝土和砂 浆 ， 进行 了混凝土 和砂浆 的试 配试验 ， 从 中选 出最恰 当的 一 组配合 比进行 模型的制作施工 ， 最后 在完成 的模 型上进行 了回弹法试 验验证 结果 表明 ， 选 用的微 粒型混 凝土和砂浆符合强度等级的要求 关键词 ： 微粒型混凝 土； 砂浆 ； 回弹法 ； 配合 比 ； 强度 近 2 0多年来 ， 结构抗震试验在 国外发展迅速， 推动了结构抗震的研究工作 由于设计规范 和规程 的需要， 国内结构抗震试验的项 目几乎遍及所有需 要采取抗震设施 的构件 有一段 时间， 国 内连续 进行 了若干栋足尺房屋的加载试验 ， 由于耗资很大 ， 对其是否经济合理 ， 尚有不少争论 在研究建筑垃圾再生砖 的抗震性能时 ， 由于经 费 、 试验 场地 等 的限制 ， 拟采 用 1 3的模 型建筑 进行 试 验 在试 验 之前 ， 为 了尽可 能地满 足相 似条件 的限 制 ， 笔者对模型材料中模 型砂浆和模型混凝土进行 了检测 试验 1 模 型材料选取 的原则 在模型的相似试验 中， 模型材料的选取一方面 关系到模型是否能够正确反映原型特性 的问题 ， 另 一 方面关系到模型是否能加工制作、 试验是否能够 顺利 完成 当这 两个方 面达 成 一致 时 ， 试验 工作 能够 顺利进行 当这两个方面发生矛盾时， 必须采用适 当 的技术手段尽可能满足模 型设计 ， 以保证试验能正 常进 行 模 型材 料 的选 取 是 影 响模 型试 验 能否 顺 利 进行的关键环节之一 在众 多 的模型 材料 中 ， 没 有一 种是绝 对理 想 的 所以必须较全面地 了解各种模 型材料 的性能， 做 出 合理的选择 ， 一般遵循的原则为 ： 满足相似条件的 要求 ； 满足试验 目的的要求 ； 满足试验仪器的测 量精度 ； 满足易于加工的要求 选择材料时需要从 材料 的弹性模 量 、 泊 松 比、 徐 变 、 导 热性 等 多个 方 面 考虑 2 模 型砂浆 的选取和试 验 在试验中， 只考虑微粒型混凝土和砂浆的选用 ， 选用 了几 组试验 进行 对 比 以水泥 作 为基 本 胶凝 材 料 ， 外加 粒 状 或粉 状 材 料 ， 按适当的配合比配制而成的模型材料 ， 统称泥砂 浆类材料 国外多采用水泥浮石混合料， 国内多用水 泥砂浆 在该试验中， 采用水泥和细沙拌合而成的砂 浆 选用标号为 3 2 5级的太行山普通矿渣水泥和邯 郸附近细沙 经过检验 ， 沙子的细度模数 肛=1 0 7 9 ， 为特 细沙 ， 最 大 粒 径 D5 n a m， 含 水 率 为 2 2 ； 水 泥 的细 度为 1 3 ， 经 过水 泥 的胶 砂 强度 试 验得 出 ， 水泥的强度大于 3 2 5 M P a ， 基本符合要求 ， 性 能也 比较稳 定 在试 验 中 ， 砂 浆 拟 采 用 标 号 为 M2 5的 混合 砂 浆 和 M5的水 泥砂 浆两 种 得 出 的试 验结 果见表 1 表 1 砂 浆的试验强度 MP a 微粒型混凝土选用标号为 3 2 5级的太行 山普 通矿渣水泥 ， 邯郸附近细沙和米石 ， 石子的最大粒径 收稿 日期 ： 2 0 1 20 1 1 5 基 金项 目： 河北省 自然科学基金项 目( E 2 0 1 0 0 0 1 0 3 4 ) 作 者简介 ： 姜新佩 ( 1 9 6 1 一 ) ， 男 ， 河北邯郸人 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事水工钢筋混凝土试验及理论计算方 面的研究 第 3 3卷第 2期 姜新佩 ， 等 ： 模型试验 中微粒型混凝土和砂浆的选用 6 9 5 m m， 堆 积密 度为 1 3 4 6 5 g L 3 微混凝 土的选取 和试 验 近年来 ， 为制作混凝土和钢筋混凝土结构 的相 似模型 ， 专门发展了一种微混凝土模型材料 因其所 用的混凝土骨料往往 比实际原型混凝土 中的要小， 为了方便 ， 就称为微混凝土 微混凝土事实上是由几 种微细骨料按一定 比例组成 的混凝 土， 与单独采用 一 种砂的砂浆混凝土有着本质的区别 因此 ， 由它可 做出与混凝土完全相似 的模型结 构， 其力学性能与 采 用 同水 泥用 量 的原型 结构 混凝 土极 为相 近 由于试 验 条 件 的 限制 ， 只考 虑混 凝 土 的强 度 相 似 ， 不考虑混凝土的应力、 应变相 似 因为钢筋混凝 土强度模型的成功与否在很大程度上取决于模型材 料与原型结构材料 间的相似程度 ， 所以对微混凝土 的配比十分重视 这 里做 了 以下几 组 试 验 来验 证 混 凝 土 的强 度 ， 试 验结果 见表 2 表 2混 凝 土 强 度试 验 结 果 MP a 混凝 土 拟采用 C 2 0的混 凝 土 ， 由上 述 的一 些 数 据 ， 可选择 C组的配合 比( 1 0 0 ： 2 6 9 ： 0 7 0 ： 1 8 1 ) 作为模型微粒混凝土的配合 比 4 回弹法 检测 模型房屋 中使用 的模型砂浆和微混凝土 ， 由于 采用的是人工拌合 ， 其 均匀性不能完全保证 因此， 模型制作成功之后 ， 需用 回弹法对模型的各个部分 进 行强度 检验 回弹法是 目前国内结构混凝土抗压强度无损检 测的首选方法 ， 具有无损伤、 可复测、 仪器轻便、 使用 方便、 操作简单 、 测试速度快、 可做较多数量、 代表性 高、 测试费用低 、 可以基本反映构件混凝土抗压强度 的规律等优点 但该方法只能反映表面强度 回弹法 适用于工程结构中普通混凝土的抗压强度的检测 本试验对标号为 M2 5 ， M 5的砂浆和混凝土进行 回 弹 法抗压 强度 检测 ， 结果 见表 3和表 4 表 3 回弹 法检 测的水泥砂浆抗压 强度 MP a 抗压强度 抗压强度 M2 5 M5 M2 5 M5 1 21 2 0 7 1 6 3 l 2 1 8 2 4 8 1 4 33 3 1 6 31 9 l 5 28 4 1 3 2 9 l 0 1 8 1 8 5 21 2 4 1 1 1 6 1 8 6 1 7 2 6 l 2 l 8 22 表 4 回弹 法检测 的混凝土抗压强度 MP a 序号 抗压强度 3 2 3 O 3 3 3 1 3 7 3 3 3 5 3 4 3 2 3 6 3 3 3 1 2 8 2 9 3 1 序号 1 6 1 7 1 8 1 9 2 O 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 抗压强度 3 1 3 2 2 9 2 8 3 1 3 2 3 3 3 0 2 8 2 9 3 0 3 3 3 6 2 5 2 9 由于检测 时 回弹 仪 为 非水 平 方 向 ， 且 测 试 面 为 非混凝土的浇筑侧面， 故应先对表 3和表 4中的 回 弹值进行角度修正 ， 然后再进行浇筑面修正 ， 最后利 用碳化深度修正系数进行修正 将表 3的回弹仪检测结果修正后 ， 用剔除方法 减小其标准差 即将 1 2组修正值去掉最大值和最小 值， 然后求剩余 1 0个 修正值 的平均值 ， 即得水泥砂 浆的抗压强度推定值 经计 算 ， 由试 验结果推定 的 M2 5砂浆的抗压强度为 2 9 0 MP a ； M 5砂浆的抗压 强度 为 5 2 5 M P a 对于混凝土 ， 表 4的回弹仪检测结果修正后， 根 据 回弹法测强规程( J G J T 2 3 2 o 0 1 ) ， 当结构或 构件 中测 区数 不少 于 1 0个 或按 批量 检测 时 ， 混 凝 土 抗压强度推定值为 ， =ml 一1 6 45 s i ， 式中： m， 为强度平均值 ； s ， 为强度标准差 经计算 ， 由试 验结 果推定 的混 凝 土抗压 强度 为 2 4 3 MP a 5 结语 1 ) 经过试验验证 和回弹仪检测 ， 两者 的结果相 差不大 选用的砂浆配合 比和混凝土的配合 比相差 不大 ， 基本适用 2 ) 虽然砂浆和混凝土的强度都适用 ， 但是该试 验没有经过应力 、 应变检测 建议在条件允许的情况 7 O 华北水利水 电学院学报 2 0 1 2年 4月 下 ， 进行应力、 应变检测 ， 增强模型混凝土与原型混 凝土 的相 似性 参 考 文 献 1 朱伯龙 结构抗震试验 M 北京 ： 地震出版社 ， 1 9 8 9 2 李宗 森， 余萍 ， 胡孝 平 相似理 论在 混凝 土结构 振 动台 模 型设计 中的应用 J 国外建材科技 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 1 ) ： 5 5 5 7 3 哈里 斯 H G 混凝 土结 构动力模 型 M 朱世杰 ， 译 北 京 ： 地震 出版社 ， 1 9 8 7 4 杨俊杰 相似 理论 与结构 模型试 验 M 武汉 ： 武 汉理 工大学出版社 ， 2 0 0 5 5 亢景富 ， 张镜 剑 ， 冯乃谦 结 构模 型试验 中模 型混凝 土 配合 比研究 J 土木工程学报 ， 1 9 9 8 ， 3 1 ( 4 ) ： 5 3 5 8 6 吴瑞宏 ， 方诗圣 钢筋混凝 土结构微混凝 土试验 研究和 非线性分析 J 华东公路 ， 1 9 9 1 ( 1 ) ： 2 1 2 9 7 方诗圣 ， 胡成 ， 吴文清 ， 等 微混凝土模 型材料基 本性能 试验研究 J 合肥 工业大 学学报 ： 自然科 学版 ， 1 9 9 9 ， 2 2 ( 5 ) ： 7 6 7 9 8 胡成 微 混凝 土模型板 的试验研究 J 合 肥工业 大 学 学 报 ： 自然科 学版 ， 1 9 9 8 ， 2 1 ( 5 ) ： 8 28 7 9 萨布尼斯 G M， 哈里斯 H G， 怀特 R N， 等 结构模型 和 试 验技术 M 朱 世杰 ， 何 保康 ， 钱 国芳 ， 等 ， 译 ， 北京 ： 中国铁道出版社 ， 1 9 8 9 S e l e c t i o n o f Pa r t i c ul a t e Co n c r e t e a n d M o r t a r i n t he M o d e l Te s t J I ANG Xi n p e i ，GUO Do n g - f e n ，Z HE NG We i t a o ( 1 He b e i E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y ， H a n d a n 0 5 6 0 3 8 ， C h i n a ； 2 H a n d a n Q u a l i t y T e s t i n g C e n t e r ， H a n d a n 0 5 6 0 0 2 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o d e t e r mi n e t h e p a r t i c u l a t e c o nc r e t e a nd mo r t a r i n t he mo de l t e s t ，t he pa p e r c o nd u c t s t h e t e s t ma t c h e x p e r i me n t o n t h e c o n c r e t e a n d mo r t a r ，a n d c h o o s e s t h e b e s t mi x p r o p o rti o n t o b u i l d t h e mo d e 1 Af t e r c o n s t r u c t i n g t h e mo d e l ，t h e r e b o u n d me t h o d i s us e d t o t e s t t h e mo de 1 The r es u l t r e v e a l s t h a t t h e p a rti c ul a t e c o n c r e t e a n d mo rta r i s t he mo s t a p pr o pria t e ma t c h t O s e l e c t t o me e t t h e s t r e ng t h g r a d e r e qu i r e me nt Ke y wor ds：pa rti c u l a t e c o n c r e t e；mo rta r；t h e r e b o u nd me t h o d；mi x p r o p o rti o n；s t r e n g t h ( 责任编辑 ： 陈海涛 ) ( 上接 第 3 8页) I m pa c t Fa c t o r s o n t h e Or de r De g r e e Pa r a m e t e r s o f Zr W 1 8V02O79 wi t h Ne g a tiv e The r m a l Exp a ns i o n C H E N X i ， S U We n - j i e ， Z H A O X i n h u a ( 1 N o r t h C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o e l e c t ri c P o w e r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， C h i n a ； 2 H e n a n E l e c t ri c P o w e r R e c o n n a i s s a n c e&D e s i g n I n s t i t u t e ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 1 ，C h i n a ； 3 B e ij i n g N o rma l U n i v e r s i t y ， B e i j i n g 1 0 0 8 7 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：A n a c i d i c s t e a m h y d r o t h e rma l ( A S H ) 一 p h a s e i n v e r s i o n me t h o d i s u s e d t o s y n t h e s i z e t h e t e t r a v a l e n t f o r t h e s u b s t i t u t i o n o f c a bi c Zr W l 8 V0 2 O7 9 s o l i d s o l u t i o n i n p o s i t i o n W Th e c e l l pa r a me t e r s a n d t h e o r d e r d e g r e e p a r a me t e r s o f c u b i c Zr W l 8 V0 2 O7 9 a n d Z r W 2 O8 u n d e r d i f f e r e n t t e mp e r a t u r e s a r e t e s t e d i n o r d e r t o s t u d y t h e c o r r e l a t i o n o f t h e o r d e r d e g r e e p a r a me t e r s o f c u b i c Z r W 1 3 Vo 2 0 7 9 a nd Zr W 2 O8 wi t h he a t p r e s e r v a t i o n t i me a n d a mb i e nt p r e s s u r e Th e r e s u l t s ho ws t h a t t he c u bi c Zr W l B V0 2 O7 9 s o l i d s o l u t i o n f e a t u r e s n e g a t i v e t h e rm a l e x p a n s i o nUn d e r c e rtai n c o n d i t i on s ，a s t h e i nc r e a s e o f t he he a t p r e s e r v a t i o n t i me，t h e o r d e r d e g r e e o f Zr W l 8 V 0 l 2 O7 9 a n d Zr W 2 08 g r a du a l l y b e c o me s b i g g e r ，a nd t h e o r d e r d e g r e e p a r a me t e r s i n t h e v a c u u m c o nd i t i o n p r o v e t o be hi g h e r t h a n t h e o r d e r d e g r e e p a r a me t e r un d e r hi g h a mbi e n t p r e s s u r e Ke y wo r d s：n e g a t i v e t h e r ma l e x p a ns i o n；c u bi c Zr W 1 8 V0 2 O7 9；o r d e r de g r e e pa r a me t e r ( 责任编辑 ： 蔡 洪涛 )