高强高性能混凝土极限拉应变性能研究

Keywords :high st rength concret e high performance concrete ult imat e tensile st rain
混凝土极限拉伸变形是混凝土轴向受拉 断裂时的应变值 , 通常简称为极限拉伸 , 它是 混凝土抗裂能力的一个重要指标 。 大体积混 凝土温 度控 制设计 中 , 它是 一个 重要参 数 。 同时轴拉试验得到的应力 -应变曲线及主要 特征值如峰值应变 、弹性极限 、 受拉弹性模量 也是研究和分析混凝土和钢筋混凝土结构断 裂和变形所必需的重要参量 , 也是研究混凝 土强度理论和混凝土断裂力学的基础 。 本文 初步探讨了 C80 ～ C100 高性能混凝土的受拉 性能 , 供读者参考 。 1 试验简介 1. 1 试验用原材料 水泥 : 湘乡 525 号普通硅酸盐水泥 , 实测
关键词 :高强混凝土 高性能混凝土 极限拉应变
STUDY OF ULTIMATE TENSILE STRAIN OF HIGH STRENGTH AND HIGH PERFORMANCE CONCRETE
Yin Jian Zhou Shiqiong Xie Y oujun ( Civil A rchitect ural Engineeri ng Collge , Changsha Railw ay Universit y Changsha 410075)
图 1 高强 HPC 轴拉试件尺寸
表 2。
表 1 C80 ～ C100HPC 极限拉伸试验 结果
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R 28/ M Pa 86. 4 92. 3 97. 6 97. 8 101. 0 101. 5 100. 2 104. 1 105. 4 106. 0 R 28 PL/ M Pa 4. 82 5. 00 5. 40 5. 96 6. 71 7. 04 5. 95 5. 70 6. 82 6. 40 R 28 L/ M Pa 4. 58 6. 09 4. 98 5. 29 5. 29 5. 83 5. 52 5. 74 5. 55 5. 66 R 28 / R 28 L 19 15 20 18 19 17 18 18 19 19 R 28/ R 28 PL 18 18 18 16 15 14 17 18 15 17 峰值应变/ 10 -6 204 209 213 211 216 219 223 218 225 230 峰点割模 E / 104 M Pa 2. 24 2. 91 2. 34 2. 51 2. 45 2. 66 2. 48 2. 63 2. 47 2. 46
从表 3 的回归分析结果来看 : HPC 极限 拉应变( ε ) 与抗压强度( R 28 ) 、劈裂抗拉强度 ( R 28 ) 有良好的相关性 , 它们均以幂函数式 来拟合为最佳 , 其表达式为 : HPC 极限拉 应变 ( Y) 与劈裂 抗拉 强度 ( X) 的关系 : Y =151 X
0. 203 PL
1. 3 H PC 配合比 试验中 H PC 的配合比参 见文献 [ 3] , 混 凝土强 度等 级 C80 ～ C100 , 其 中水 泥用 量 : 470 ～ 500kg /m 3 , PFA 掺量为 20 % ( 占总胶凝 材料的用量) , 硅灰掺量为 3 %～ 5 % ( 占总胶 凝材料的用量) , 砂率 36 %, 混凝土坍落度为 16 ～ 20cm 。 2 试验结果分析与讨论 C80 ～ C100HPC 的极限拉应变试验结果 见表 1 , 其 强度 、极 限拉应 变统 计特 征 值见
R = 0. 740 S = 0. 026 ( 1)
HPC 极限拉应变( Y) 与抗压强度( X) 的 关系 : Y =17. 62 X S =0 . 011 ( X 1) 的关系
[ 3] 0. 546
R =0 . 957 ( 2)
不平 。 ( 2) C80 ～ C100 高强 HPC 的平均极限拉 应变试验值为 212 ×10 , 比 CEB F IP 规范 草案( 1990 年) 的建议值高 30 % 左右 。 ( 3) 高强 H PC 的拉压比比高强混凝土的 有较大 的提高 , 与 普通 混凝土 的相 当 , 这表
Abstract : In this paper , an initial i nvestigat ion has been made into t he ult imat e t ensile st rain of C80 ～ C100 high
st rength and high performance concrete . The experimental result s show : the charact eristi cs of t ension of high st rength and high performance concret e has been g reatly i mproved and britt leness of it has been reduced t o a cert ain degree , toughness of it has been increased relatively . A t t he same t ime , t he changing law of the high st rength and high performance concrete bet ween t he strengt h and t he ult imat e tensile st rai n has been studied , and a formula of t hem was given . It is indicated by a regression analysis that the value of the ultimate t ensile strain of HPC est imat ed through t his f ormula has a higher precisi on .
0054 X Y =127E 0 . 0. 915
幂函数式
546 Y =17 . 62 X 0 . 0. 957
Y =1 . 162X +101 . 5 Y =112 . 3Ln( X) -299 . 3
0. 015
034 X Y =176. 8E 0 .
0. 011
203 Y = 151 X 0 .
-6
HPC 轴 心 抗 拉强 度 ( Y 1) 与抗压强度 :
0. 528
Y1= 0. 48 X 1
( 3)
式中 : 混凝土强度等级为 C70 ～ C100 由( 3) 式可得 : 894 X 1 =4 . 014 Y 1 1 . 变( Y) 与轴心抗拉强度( X) 的关系 :
034 Y =37. 63 X 1 .
Y =7. 312X +173 Y =43. 87Ln( X) +138. 7
0. 720 0. 026
0. 740 0. 026
注 : 表中所列的回归分析表达式均在 0. 01 水平上显著 。 E 为数学表达式 ; R 为相关系数 ; S 为剩余标准差 。
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工业建筑 2000 年第 30 卷第 7 期
＊湖南省科委项目 , 项目编号 01 952 -73 -3 。 第一作者 : 尹 健 男 1970 年 9 月出生 讲师 博士生 收稿日期 : 1999 10 19
工业建筑 2000 年第 30 卷第 7 期 47
( GBJ81 85) 进行 , 试件强度以 10cm ×10cm × 10cm 立方体强度来表示 ; 轴拉强度参照文 献[ 1 , 2] 提出的方法进行 , 抗拉试件见图 1 。
2. 1 高强 HPC 极限拉应变与强度间的关系 大量的研究资料表 明 : 普通 混凝土的极 限拉应变与抗压强度 、劈裂抗拉强度 、轴拉强 度等有显著的 相关性 。 根据这一结论 , 本文
根据表 1 的数据就 HPC 的极限拉应变 ( ε ) 与 28d 抗 压强 度 ( R 28 ) 、28d 的 劈 裂 抗拉 强 度 ( R 28 ) 进行了回归分析 , 结果见表 3 。
表 2 C80 ～ C100HPC 强度 、极限拉应变值统计表
强度等级 C80 C90 C 100 R 28 / M Pa 86. 4 95. 9 103 C v/ % R 28 PL/ M Pa C v/ % R 28 L/ M Pa 0. 0 2. 7 2. 2 4. 82 5. 45 6. 44 0. 0 7. 2 7. 4 4. 58 5. 45 5. 60 C v/ % 0. 0 8. 6 3. 1 峰值应变/ 10-6 204 211 222 Cv/ % 0. 0 5. 3 2. 2 峰点割模 E/ 104 M Pa 2. 49 2. 68 2. 54 C v/ % 0. 0 19. 8 5. 9
PL
表 3 HPC 极限拉应变 ε与抗压强度 R 28 、劈 裂抗拉强度 R 28PL回归分析表
类别 ε ( Y) 与 R 28( X) 的关系 E R S ε ( Y) 与 R 28 PL( X) 的关系 E R S 线性函数式 0. 898 3. 684 0. 710 5. 900 对数函数式 0. 896 3. 720 0. 730 5. 760 指数函数式
参考文献
1 周士琼等 .普通混凝土受拉性能的试验研究 .中国公路 学报 , 1994( 2) 2 杨讯 .普 通混 凝土 抗拉 应力 - 应变 全曲 线试 验研 究 : [ 学位论文] .长沙 : 长沙铁道学院 , 1986 3 尹健 , 周士琼 .高性能 PFA 混凝土试验研究 .长沙铁 道 学院学报 , 1997( 4) 4 Evans R H , et al . M icrocracking and St ress -St rain Curve f or Concrete in Tension , M aterials and S truct ures , 1968( 1, 2) 5 M it su ru Sait o . Characterist ics of M icro-Cracking in Concrete under St ati c and Repeated Tensi le Loading . C em . and Con . Res . , 1987 , 17
Industrial Constructio n 2000 , V ol. 30 , N o. 7
R 3 =33MPa , R 28 =60. 1M Pa ; 砂: 湘江河砂 , 级配合格 , 细度模数 MX = 2. 88 ; 碎石 : 石灰岩 轧制而成 , 符合 5 ～ 20mm 连续级配要求 , 压 碎指标 K =7. 6 %; 水: 自来水 ; 高效复合外加 剂: 以 FDN 为主复合而成 ; 活性掺合料 : 磨细 粉煤灰( 简写 PFA ) , 由株洲电厂电吸尘原状 灰粉磨而来 , 比表面积 500m 2/ kg 左右 , 硅灰 , 由唐山市兰州铁合金厂生产 。 1. 2 试验方法 高性能混凝土抗压 强度 、劈裂 抗拉强度 试验 参照 《普通 混凝土 力学 性能试 验方法 》
高强高性能混凝土极限拉应变性能研究 ＊
尹 健 周士琼 谢友均
( 长沙铁道学院土建院 长沙 410075)
摘 要 : 就 C80 ～ C100 高强高性能混 凝土的极 限拉应变 性能进 行了初 步探讨 , 试验结 果表明 : HPC
的极限拉应变比高强混凝土 、普通混凝wenku.baidu.com 的有明显提高 , 抗拉性能得到了改善 , 脆 性有所降低 , 韧性相应提 高 。 同时还提出了 HPC 极限拉应变与强度间的变化规律 , 给出了计算公式 , 数据回归分析表明用该公式来 推定 HPC 的极限拉应变值精度较高 。
础上 得出的 , 而现 在我 国乃至 国外 ( 如 日本 等) 在应用 HPC 时偏向于低强高性能混凝土 和中强 高 性能 混 凝土 , 高强 混 凝土 一般 在 C60 左右 , 因此 , 开展低强 、 中强 HPC 的极限 拉应变试验研究具有十分重要的意义 。 3 结 论 通过对高强 HPC 轴拉极 限拉应变性能 研究 , 可提出如下结论 : ( 1) 高强 H PC 试件轴拉破坏断面与普通 混凝土的不同 , 前者破坏断面平整 , 后者凸凹
( 4)
将( 4) 式代 入( 2) 式得到 HPC 极限拉应 ( 5)
明: HPC 的抗拉性能得到了改善 , 脆性有较大 降低 , 韧性相应提高 。 这与 HPC 极限拉应变 试验结果一致 。 ( 4) 用 C80 ～ C100HPC 的抗压强度 、 劈裂 抗拉强度 、轴拉强度来预估其极限拉应变 , 推 定精度较高 , 可供设计 、 施工时参考 。