加载速度对塑性混凝土强度的影响(电子版)

加载速度对塑性混凝土强度的影响1

付超云

摘要：通过不同配合比的塑性混凝土在不同加载速度下的试验，探讨加载速度对塑性混凝土抗压强度、变形和破坏过程的影响。结果表明，对于一定强度的塑性混凝土，存在着一个加载速度的范围,在这个速度范围内，塑性混凝土强度受加载速度的影响比较明显，并随着加载速度的增加而增加。

关键词：塑性混凝土抗压强度加载速度影响因素

Influence of loading rate on the compressive strength of plastic concrete

Fu Chaoyun

Abstract:Through the tests of plastic concrete with different mixture ration at different loading rate, the influence of loading rate on failure process, deflection and compressive strength of plastic concrete have been studied. The results indicate that there exists a loading rate range in which the influence of loading rate on the compressive strength of plastic concrete is more obvious, and the compressive strength of plastic concrete increases with the increase of loading rate.

Keywords:plastic concrete compressive strength loading rate influencing factor

1 前言

塑性混凝土是一种强度介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料。与普通混凝土相比，塑性混凝土的主要技术特性是强度和弹性模量低、变形和抗渗性能好，因而被广泛用于水工建筑的土石坝和坝体防渗墙以及病险坝体的修复加固工程等方面。在材料组成上，塑性混凝土是由水泥、水、粘土、膨润土、石子、砂子等经搅拌、凝结而成。为了改善塑性混凝土的性能或者节约水泥，有时也掺加一些外加剂等[1，2]。由于塑性混凝土组成材料的复杂性，影响其强度的因素除了组成材料、搅拌方法、施工工艺外，测试时加载速度的影响也很大。对于具有一定1付超云198206，男，汉，河南商丘，环水学院06级水工结构工程专业硕士研究生，水工结构与新材料。

强度的材料，其强度的测试都有一定的加载范围和合适的加载速度，如果加载速度选择不当将会影响强度的真实性。由于塑性混凝土在材料组成和性能特点上与普通混凝土存在着较大差异，目前国内还没有塑性混凝土强度测试方面的试验规程。因此，本文针对塑性混凝土强度低变形大的特点，通过大量的试验，探讨加载速度对塑性混凝土强度及破坏变形的影响。

2 试验材料及试验方法

塑性混凝土制作时，采用郑州市龙岗水泥厂生产的强度等级为42.5的袋装普通硅酸盐水泥；粘土由三门峡窄口水库附近就地取材，经磨细、过筛加工后以干粉形式掺入；砂子为河砂；粗骨料为5～20mm连续级配的碎石；膨润土为信阳市广润膨润土有限公司生产的钠基膨润土；外加剂选用河南建苑混凝土外加剂有限公司生产的建4减水剂。根据试验目的，共配制6种配合比的塑性混凝土（各配合比参数详见表1），并制作150mm×150mm×150mm的塑性混凝土立方体试块。

塑性混凝土立方体试块成型后在(20±5)℃的室内静置24h后拆模，然后立即放入标准养护室中养护。养护室采用FHBS-60型全自动控温、控湿设备进行温湿控制，温度为20℃,相对湿度为95%。试块养护28天后开始试验。每种配合比的试块分三组，每组三个试块。分别以0.05MPa/s、0.1MPa/s、0.15 MPa/s的加载速度对三组试块进行加载，以同一组的3个试块的抗压强度平均值作为该加载速度下塑性混凝土抗压强度值。

表 1 塑性混凝土配合比设计

试件编号水(kg) 水泥(kg) 砂(kg) 石子

(kg)

膨润土

(kg)

粘土

(kg)

减水剂

(kg)

A.1 300 100 770 770 80 100 0

A.2 300 120 770 770 60 120 0

B.1 320 150 690 690 60 190 3.00

B.2 320 160 680 680 80 185 3.20

C.1 360 220 615 615 110 150 4.4

C.2 360 240 615 615 100 175 4.8

试件的荷载和竖向变形分别采用荷载传感器和电子位移计量测,并通过自动数据采集仪采集。塑性混凝土试块轴向变形的测试标距为15cm，试验分析的变形为荷载达到峰值时相应的变形。试件放置于下压板上进行几何对中，在试件上

端表面加盖了与试件截面等尺寸的钢盖板。为了方便固定位移计，在钢盖板上又加盖了伸出试件的条形钢板。用磁性表座固定于下压板上的两个电位移计顶在条形钢板两端中间的下面位置测量竖向位移，荷载传感器放于条形钢板之上测量荷载。所用钢板和传感器都要进行严格几何对中，以保证测量数据的准确性。

3 试验结果及其分析

对于每个塑性混凝土配合比的试块，由试验得到的三种加载速度下塑性混凝土强度及峰值时的轴向变形见表2。下面结合表2，重点分析加载速度对塑性混凝土强度、变形等的影响。

表2 不同加载速度下的强度及其峰值时的变形

3.1 加载速度对塑性混凝土强度和变形的影响

试验表明，每个塑性混凝土配合比下，随着加载速度的加快，塑性混凝土的强度都有所增长，其增长幅度随不同配合比的塑性混凝土强度和加载速度有所不同（见图1），大致增长范围为0.845％～9.971％，而相对应的峰值时的轴向变形却随着加载速度的增加有所减小（见图2），其减小的幅度同样与塑性混凝土强度和加载速度有关。试件A.1和A.2在 0.05～0.1MPa/s加载速度范围内的变形受加载速度的影响比较大，最大达到了21.38％。对于塑性混凝土强度稍大的B.2、C.1和C.2试件，在0.1～0.15MPa/s加载速度范围内，其变形受加载速度的影响比较显著；在0.05～0.1MPa/s加载速度范围内，塑性混凝土变形随加载速度增加的变化较小。