轻骨料混凝土早龄期受压徐变试验研究.pdf
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1、第 1 9卷第 1 期 2 0 1 6年 2月 殛巩们 竹干 1) J 0URNAL OF B UI LDI NG MATE RI ALS 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 4 0 0 5 轻骨料混凝土早龄期 受压徐变试验研 究 姜 伟 , 杨正宏 , 袁 勇。 ( 1 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 2 0 1 8 0 4 ; 2 先进土木工程材料协 同创新中心 , 江苏 南京 2 1 1 1 8 9 ; 3 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 :配制 了抗压强度为 3 0
2、MP a的普通混凝土和轻骨料 页岩陶粒混凝土, 对 2组试件进行 了早龄 期( 0 2 8 d ) 收缩试验, 以及应力水平为 3 O 的早龄期 变应力徐 变试验 结果表明: 轻骨料混凝土在 早龄期的收缩量略小于同等强度的普通混凝土, 徐 变 系数约为 同等 强度普 通混凝土的 5 O , 但是 早龄 期 的徐 变 终值 为 同等 强度 普通 混凝 土 的 1 3倍, 关键词 :轻 骨料 混凝 土 ;陶粒 ; 徐 变;收 缩 中图分 类 号 : TQ1 7 2 文献标 志 码 : A Co mp r e s s i v e Cr e e p o f Li g ht we i g h t Ag
3、g r e g a t e Co nc r e t e a t Ea r l y Ag e JI ANG We i , Y ANG Zh e n gh o n g , YUAN Yo n g。 ( 1 Ke y La b o r a t o r y o f Ad v a n c e d Ci v i l En g i n e e r i n g Ma t e r i a l s o f Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n,To n al Un i v e r s i t y ,S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4 , C h i n a;2
4、 C o l l a b o r a t i v e I n n o v a t i o n C e n t e r f o r Ad v a n c e d Ci v i l En g i n e e r i n g Ma t e r i a l s ,Na i n g 2 1 1 1 8 9,C h i n a ;3 Ke y La b o r a t o r y o f Ge o t e c h n i c a l a n d Un d e r g r o u n d E n g i n e e r i n g ,Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n,T
5、o n g j i Un i v e r s i t y ,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Li ght w e i g ht a gg r e g at e c on c r e t e a nd n or m a l c on c r e t e we r e pr e p a r e d,a nd t he c r e e p be ha v i o r s we r e t e s t e d b y t h e v a r y i n g s t r e s s c r e e p t e s t a t
6、t h e s t r e s s 1 e v e l o f 3 0 9 6 t o g e t h e r wi t h t h e s h r i n k a g e a g e t e s t a t e a r l y a g e ( 02 8 d ) Re s u l t s s h o w t h a t l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e h a s l e s s s h r i n k a g e ,a n d c r e e p c o e f fic i e n t i s 5 0 t h a t
7、 o f n o r ma l c o n c r e t e wi t h t h e s a me s t r e n g t h a t e a r l y a g e W h e r e a s t h e c r e e p s t r a i n o f l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e i s a l mo s t 1 3 t i me s t h a t o f n o r ma l c o n c r e t e a t e a r l y a g e Ke y wo r d s :l i g h t
8、 we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ;c e r a ms i t e ;c r e e p;s h r i n k a g e 轻骨料混凝土是 以减轻混凝土的质量并提高热 工效果为 目的 , 采用陶粒等作 为轻骨料制备的干表 观 密度 不 大 于 1 9 5 0 k g m。的混 凝 土 轻 骨 料 混 凝 土具有减轻结构 自重 、 节约材料用量 、 提高构件运输 和 吊装效率 、 减少地基荷载及改善建筑物热工 性能 等优势 , 具有可观的经济效益 和社会效 益 然而 , 轻 骨料混凝土较大 的徐变变形是阻碍其广泛应用 的重 要原因之一
9、 , 因此对轻骨料混凝土 的徐变性能进行 研 究极 为迫 切 国内外对 此方 向的研 究 尚不 多 见 , 少 部分研究集 中在预处理及含水率L 1 和陶粒品种 4 - 5 3 等对徐变的影响, 受拉徐变 , 以及徐变的图形处 理 方法 7 3 等 领域 徐变主要是指持续应力作用下材料的长期变形 行 为 , 但 是 就 早 龄 期 混 凝 土 而 言 , 徐 变 性 能 同样 重 要 由于 较大 的徐 变变形 和 相 当可 观 的松 弛 现 象 , 混 凝 土早 龄期 徐变 对 热 应力 、 收 缩应 力 及 其 造 成 的开 裂现象有明显 的缓解作用 8 另外 , 超 高层建筑施 工 期 间
10、的竖 向变 形 和差 异 变 形 的 问题 非 常 突 出 , 准 确地计算徐变变形是结构施工期竖向变形调整的关 键 1 0 - 1 I 因此 , 早 龄期 混凝 土 的徐 变性 能 对 结构 的承 载力和使用状态有着重要意义 本文进行 了 2 8 d抗压强度为 3 O MP a的普通混 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 8 2 5 ;修订 日期 : 2 0 1 4 0 9 1 5 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 3 0 8 4 0 5 ) ; “ 十二五” 国家科技支撑计划项 目( 2 0 1 2 B A J 0 2 B 0 2 ) 第 一作者 : 姜伟( 1 9 8
11、 2 一 ) , 男 , 福建福州人 , 同济大学助理教授 , 博士 E ma i l : j i a n g w e i t o n g j i e d u c n 第 1期 姜 伟 , 等: 轻骨料混凝土早龄期受压徐变试验研究 凝土 和轻 骨料 陶粒 混 凝土 的早 龄期 变应 力受 压徐 变 试验研究 , 比较 了普通混凝土和轻骨料混凝土在早 龄期持荷条件下 的徐变行为, 研究成果能完善轻骨 料混凝土徐变理论研究 , 同时能够为轻骨料混凝土 在桥面、 高层建筑楼面和竖 向构件 等领域 的应用提 供基础数据 1 试 验 的强度等级 为 PO 4 2 5的普通硅酸盐水泥 , 并按 G B 1
12、 7 5 2 o 0 7 通用硅酸盐水泥 进行验收 采用 级 粉煤灰 , 并按 G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5 用于水泥和混凝土 中的粉煤灰 进行验收 水泥和粉煤灰的质量指标及 试验结果 分别见表 1 , 2 采用长江沿线生产 的中砂 , 细度模数在 2 3以 上, 含 泥 量”小 于 3 采用 湖 州地 区生产 的 5 2 5 mm天然碎石 , 碎石含泥量小于 1 9 5 中砂、 碎石指 1 1 试验材料 标均按 J G J 5 2 2 O O 6 普通混凝土用砂 、石质量及 水泥采用上海建筑材料集团水泥有 限公司生产 检验方法标 准 进行验 收 采用上 海麦斯特建 工高 表
13、1 水泥的质量指标 及试验 结果 T a b l e 1 Q u a l i t a t i v e i n d e x a n d t e s t r e s u l t o f c e me n t GB T 1 5 9 6 2 O O 5 Te s t r e s u l t 2 5 0 2 2 1 1 0 5 9 8 1 0 O 1 5 0 1 O 科技建筑化工有 限公 司生产 的聚羧 酸系高效减 水 剂 , 其质量符 合 GB 8 0 7 6 -2 0 0 8 混凝土外加剂 和 J G T 2 2 3 2 O 0 7 聚羧酸系高性能减水剂 的规定 轻骨料采用上海群拥 陶粒制 品有限公
14、司生产的页岩 圆球形 陶粒 , 堆积 密度 为 8 5 0 k g m , 表 观 密度 为 1 7 0 0 k g m。 , 级配详见 表 3 陶粒 的 1 h吸水 率为 2 , 筒压强度为 1 0 MP a , 浇筑时无预湿 表 3轻骨料级配( 陶粒 ) T a b l e 3 G r a d a t i o n o f l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e( e e r a ms i t e ) S i e v e s i z e mm 4 6 5 1 6 1 9 2 6 5 3 1 5 Re s i d u e ( b y ma s s ) 1
15、 0 0 8 4 8 4 9 3 1 1 。 2 0 1 2 试 验配 合 比 本研究以 2 8 d立方体抗 压强度 3 0 MP a为 目 标 , 进行了普通混凝土 ( NC ) 和轻骨料混凝土( L AC ) 的配合 比设计 , 见表 4 表 4 普通混凝土和轻青料陶粒混凝土的配合比 T a b l e 4 M i x p r o p or t i o n f o r n o r ma l c o n c r e t e a n d l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e k g m 1 ) 文 中所涉及 的含泥量 、
16、 吸水率等均为质量分数 1 3试验 设 备及方 法 混凝土徐变试 件为棱柱形 , 尺寸为 1 0 0 mm 1 0 0 mm 5 1 5 mm, 试 件 在 浇 筑 后 立 即 放 入 ( 2 0 2 ), 相对湿度 RH9 0 的养护室 内进行养 护 2 4 h后 , 将试件移人 2 O, RH一6 O 的恒温实 验 室 , 并安 装 于徐变 试 验装置 上 徐变试验装置的主要构成部分是一套 自平衡 的 持荷 系统 , 混凝 土试 件安 装 在 2块 承压 板 之 间 荷 载 通过液压油泵 的增压而施加 当达到预计荷载时, 断 开油泵并上紧高强螺栓, 通过底部 的高强蓄能弹簧 维持恒定 的荷
17、载 在混凝土试件 与蓄能弹簧中间设 置 1个力传感 器 ( 常州金土木工程 仪器有限公 司, J TM VI 5 0 0型振弦式反力计) , 以获得荷载数据 在 棱柱形混凝土试件 的两侧安装有 2只 L VD T( 北京 京海泉传感科技有限公司, D A一 2型位移传感器) , 以 获得试件的变形数据 ( 应变) , 位移监 测的有效长度 ( 标距) 是混凝土试件( 长度 5 1 5 ram) 中间的3 0 0 mm 部分 分别采用相应的数 据采集系统进行应变和应 力数据的监测 图 1给出了试验装置原理图 制作徐变试件的同时制作立方体抗压强度试件 及收缩试件 以供确定试验荷载大小及测定混凝土收
18、 缩 混凝土试件受荷变形不仅包含了受压徐变 , 同时 4 2 建筑材料学报 第 1 9卷 1 一 Ac t u a t o r 2 - S p h e r i c a l hi n g e 3 - S p e c i me n l_ 一FO r c e s e ns o r 5 - Be l l e v i l l e s p r i ng 6 - 一Re a c fio n p l a t e 7 T0 p pr e s s ur e - pl a t e 8 一 S c r e w 9 一Bo t t o m pr e s s u r e - pl a t e 1 0 - 一Bo t t
19、om pl a t e 1 l Ba c k i n g bo a r d 1 2 - Nu t 图 1 徐变装 置原 理图 Fi g 1 S c h e m a t i c d i a g r a m f o r c r e e p s e t u p 也发生着收缩 因此在相同环境下进行收缩测试 , 将 徐变试验装置获得 的数据减去同期 收缩数据 , 即为 实际徐变数据 收缩试件尺寸与徐变试件尺寸相 同, 均为 1 0 0 mm1 0 0 mm5 1 5 mm, 竖 直 放 置 收缩 试件上装有同徐变试件相 同的测量装置 , 通过试件 两侧的 L V D T来测得竖向变形 , 测量标距为 3
20、 0 0 mm 收缩试 件 置于 同 徐 变试 件 相 同 的环 境 下 , 测 得 的结 果 为 干燥 收缩 徐 变测 试 为 变 应力 试 验 , 即分 别在 1 , 3 , 7 , 1 4 d 龄 期 时对试 件 进行 加载 一 般认 为 , 早 龄期 混凝 土 试 件的应力水平高 于 4 O 时 , 会 引起 非线性徐变 a 2 3 , 即徐变应变与施加的荷载不成正 比 同时考虑到实 际工程中的荷载应力水平 , 本试验将应力水平设置 为 3 O 采用变应力加载来模拟施工过程 中的混凝 土构件荷载变化 本文变应力徐变加载方案为 : 试件 在 1 d 加载 , 应力水平为 3 O , 即所
21、加应力为 当时混 凝 土 抗压 强 度 的 3 O , 荷 载 在 3 , 7 , 1 4 , 2 8 d龄期 时 持续增加 , 保持应力水平为 3 0 2结果 与讨论 2 1抗 压 强度 轻骨料混凝土和普通混凝土的抗压强度测试均 采用 1 5 0 mm1 5 0 mm1 5 0 mm 的立 方体 试 件 , 试 验过程依据 GB T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性 能试验方法标准 测得的轻骨料混凝土和普通混凝 土试件 1 , 3 , 7 , 1 4 , 2 8 d龄期的抗压强度如表 5所示 表 5 旱龄期抗压强度 T a b l e 5 Co mp r e s s i
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