冻融循环后湿筛混凝土双轴拉压试验研究.pdf

2 0 1 2 年 第 8 期 (总 第 2 7 4 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 2 ( To t a l No 2 7 4 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 T 玎 巳 0RETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 8 0 1 0 冻融循环后湿筛混凝土双轴拉压试验研究 徐秀 娟 ( 大连海洋大学 职业技术学院，辽宁 大连 1 1 6 3 0 0 ) 摘要 ： 对冻融 O 、 5 0 、 1 0 0 、 1 5 0 、 2 0 0 、 2 5 0 、 3 0 0次后 的湿筛混凝土试件进行一 0 0 5 ： 1 、 一 O 1 ： 1 、 一 0 2 5 ： 1 、 一 0 5 ： 1和 0五个应力 比的双轴拉一 压强 度试验， 观察了试件的破坏形态， 并测得试件的极限抗压强度， 分析了极限抗压强度和抗拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律， 为 寒冷地区处于双轴拉压荷载作用下的水工混凝土结构强度分析提供设计和理论依据。 关键词 ： 湿筛混凝土 ；冻融循环 ；双轴拉压 ；应 力比 中图分类 号： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 8 - 0 0 3 1 - 0 3 E xpe r i me nt al s t udy of we t s c r e en ed a ggr e ga t e c onc r e t e a f t e r f r e ez e - t ha w c yc l e s unde r bi a x i al t en sion and c ompr e s s i on XUX i u -j u a n ( Da l i a nOc e a nUn i v e r s i t y ， T e c h n i c a l C o l l e g e ， Da l i a n 1 1 6 3 0 0 ， C h ma ) Abs t r a c t ： T he e x pe r i me n t a l s t u d y o f t he s t r e ng t h o f we t s c r e e n e d a g g r e g a t e c o n c r e t e a l e c a r r i e d o u t u n d e r b i a xi a l t e ns in- c o mp r e s s i o n s t r e s s r a - t i o s ， 一0 0 5 ： 1， 一 O 1 ： 1 ， 一 02 5： 1 ， 一0 5 ： 1 a n d 0 a fte r 0， 5 0， 1 0 0， 1 5 0， 2 0 0， 2 5 0， 3 0 0 c y c l e s of f r e e z e - th a w u s i n g t h e s tat i c a nd d y n a mi c t r i a x i a l e x pe r i m e n t a 1 m a c h i n e Th e f a i l u r e mo d e s o f s p e c i m e n s a r e r e po r t e d Ba s e d o n the t e s t da t a， the i n flu e n c e o ff r e e z e tha w c y c l e s ， c o mp r e s s i v e s t r e s s r a t i o o n t h e u l t i ma t e c o mp r e s s i v e a n d t e n s i l e s tre n g t h a r e ana l y z e d r e s p e c t i v e l y Th e r e l a t i o n s h i ps b e t we e n the u l t i ma t e c o mp r e s s i v e s tre ng t h an d fr e e z e t h a w c y c l e s ， the s t r e s s r a t i o s a r e g i v e n a l s o Th e y c a ll s e r e a s a r e f e r e n c ef o rma i n t e n an c e ， d e s i g n a n dl i f ep r e d i c t i o no f o c e an s t r u c t u r e s ， b y - d r a ul i c s t ruc t u r e s ， ma r i n e s t r u c t ur e s an d o ffs h o r e p l a t f o r m in c o l d reg i o n s Ke yw or d s： we t - s c r e e n e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ； f r e e z e - -tha w c y c l e； bi axi a l c o mp r e s s i v e -t e n s i l e s t r e n g t h； s t r e s s r a t i o 0 引言 在坝工设计中， 水工结构的设计都是以混凝土的单轴压强 度为设计依据， 在水工结构中， 混凝土极少承受单一的单轴压 或拉应力状态。 即使最简单的结构构件， 实际上也处于二维或三 维应力状态。 在设计或验算这些结构的承载力时， 如果采用混凝 土的单轴抗压或抗拉强度， 其结果必然是 ： 过低地给出二轴强 度， 造成材料浪费； 或过高地估计多轴拉一 压应力状态下的强度， 埋下不安全的隐患， 显然都不合理。 目前 ， 国内外对常态下普通 混凝土多轴强度理论的试验研究取得了一些进展f 1 - 5 ， 但对冻融 后混凝土的多轴强度理论的试验研究较少 ， 只有大连理工大学 对冻融循环后普通混凝土和引气混凝土的多轴强度进行了试 验和理论研究 ， 但 目前冻融后湿筛混凝土双轴压强度的试验 研究仍处于空白。 众所周知 ， 混凝土的冻融破坏一般发生在常与 水接触的部位， 如水利水电工程、 港口工程中的水位变化区和 浪溅区等部位， 由于上述工程属大体积混凝土 ， 为了减少温度 裂缝及降低造价， 一般使用全级配混凝土， 而全级配混凝土的 骨料粒径较大， 相应力学试验试件尺寸也较大 ， 所以对于全级 配混凝土的冻融试验， 根据 D L T 5 1 5 0 2 o 0 1 水工混凝土试验 规程 ， 应采用湿筛混凝土试件进行， 湿筛混凝土是将拌和后粒 径大于 3 0 mm的骨料湿筛掉得到的混凝土， 鉴于其配合比、 制造 工艺与普通混凝土及全级配混凝土均不同， 所以对冻融循环后 湿筛混凝土进行双轴压强度试验研究对于水工大体积混凝土 结构的设计及剩余寿命预测具有一定的意义。 1 试验设 计 1 1 原材料及混凝土配合 比 各种材料质量符合国家、 行业规范对材料参数的要求翻 。 制作 的所有试件均采用大连小野田水泥有限公司生产的P I I 4 2 5 R级 ( 2 8 d的标准抗压强度为 4 2 5 MP a ) 水泥； 粉煤灰为吉林双辽 市的 I 级粉煤灰； 细骨料为中砂 ， 细度模数大于 2 6 ， 含泥量不 大于 2 ， 在配制混凝土前对细骨料进行筛选 ， 除去其中较大 颗粒的杂质； 粗骨料为粒径为 5 8 0 I m 石灰石， 要求其表面粗 糙、 有棱角， 能产生 良好的机械咬合力 ， 与水泥浆形成较强黏 结力 ； 砂及石子的含水率在每次试件制作前进行测量； 引气剂 选用大连西卡建筑材料有限公司生产的S i k a AE R表面活性 剂； 减水剂选用大连建筑科学研究院研制的 D K- 6 混凝土高效 减水剂 。 1 2 试件制作与养护 湿筛混凝土试件( 尺寸为 1 0 0 mm l O 0 m mx l 0 0 mm) 制作 时， 先将 自落式搅拌机冲洗干净， 再将称好的石子、 砂子、 水泥 和粉煤灰放人搅拌机中搅拌 1 mi n ， 随后将融于水的引气剂和减 水剂分别加入， 边加入边搅拌， 3 mi n后将拌制好的混凝土倒入 孔径为 3 0 n l l n的钢筛内进行湿筛， 筛除超过大于 3 0 i n i i l 粒径的 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 2 - 2 8 基金项目：国家自然科学基金委员会资金项 目( 5 0 9 0 8 0 2 6 ) ； 中国博士后特别资助项目( 2 0 0 9 0 2 5 4 1 ) 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 0 0 0 5 0 1 02 5 -0 5 。 8 。 0 4 = 盛 -o s ) - - 囊 勰 ： ： 曩 鞋 置 三 ) ： 二 囊 鞋 置 ： 一一 线性 回归( 一 1 I 一一一 - 。 。 - T- - 比 ( 1 ) 冻 融 循 环 后 湿 筛 混 凝 圭 竺 ： 坏 。 嚣 毳 湿筛混凝土双轴压和双 一压 冀兰 最多。 一舞 300次冻融循环后湿筛混 圭 妄：为工 抗拉强度、 极限抗压强度与冻融循蚧队，姒刚 固 墓一关系 图6 不同 力比下极限抗压强 琢 ： 2 抗拉强度的降低幅度随应力比 的 化桃怦 。 蕾蕾t ： 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m