低热混凝土早期抗裂性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 4期 (总 第 3 0 6 期) N u mb e r 4 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEoRETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 4 0 0 8 低热混凝 土早期抗裂性 能试验研 究 石云磊 。邬昆 ,胡昱 , 李庆斌 , 李仁江 ( 1 清华大学 水利水电工程系 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 , 北京 1 0 0 0 8 4 ; 2 中国长江三峡集 团公
2、 司, 北 京 1 0 0 0 3 8 ) 摘要: 低热混凝土具有常规混凝土所不具备的早期低热 、 后期强度发展快等优点。 除了经济因素外 , 目前制约着低热混凝土广 泛使用的主要因素是其早龄期的低强度, 但是低强度并不一定意味着低的抗裂性能。 水工大体积混凝土开裂 的主要原因是温度 应力 , 其产生与温度梯度和混凝土的自身性质均有关。 温度断裂试验是一个可以综合考虑混凝土 自身性质和外界温度条件 的试 验手段 , 笔者以该试验对比了低热混凝土和中热混凝土抵抗温度断裂的能力。 关键词: 低热混凝土 ; 受拉弹模 ; 极限拉伸应变; 温度断裂 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文献标志码
3、 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 2 9 0 3 T e s t i n g s t u d y o n e a r l y c r a c k i n g r e s i s t a n c e o f l o w h e a t c on c r e t e S HI Yu n l e i , 1 Ku n 。 ,HU Yu , LI Q i n g b i n , L IR e n j i a n g ( 1 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Hy d r o s c i e n
4、c e a n d E n g i n e e r i n g, De p a r t me n t o f Hy d r a u l i c E n g i n e e ri n g, T s i n g h u a Un i v e r s i t y B e ij i n g 1 0 0 0 8 4, C h i n a ; 2 C h i n a T h r e e Go r g e s Co r p o r a ti o n , Be i j i n g 1 0 0 0 3 8 , C h i n a ) Abs t r ac t: Low h e a t c o n c r e t
5、 e h a s ma n y a d v a n t a g e s l i k e l o w t e mpe r a t u r e ris e i n t h e e a r l y a g e a n d f a s t s t r e n g t h d e v e l o p me n t i n t h e l a t e r a g e whi c h c on v e n ti o n a l c o n c r e do e s n ot ha v e At p r e s e nt , e x c e p t f o r e c o n o mi c f a c t o
6、 r s, t h e ma i n f a c t o r r e s t r i c t i n g t h e wi d e s p r e a d u s e o f l o w h e a t c o n c r e i s i t s l o w s e n g th i n the e arl y a g e, bu t l o w s e ng th d o e s n o t n e c e s s a ril y me a n l o w c r a c k r e s i s t a n c e An o t h e r i mp o r t a nt i n d e x
7、 t O j u d g e wh e t h e r i t i s o f a b i l i t y t O wo r k o r f a i l s i s c r a c k i n g c h ara c t e ris ti c s T h e ma i n r e a s o n o f h y d r a u l i c ma s s c o n c r e t e c r a c k i n g i s t h e t e mp e r a t u r e s t r e s s , a n d t h e t e m p e r a t u r e s tre s s d
8、 e pe n ds o n t h e t e mp e r a t u r e g r a d i e n t a n d the p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e i t s e l f Th e t e m p e r a t u re f r a c t u r e t e s t i s a c o mp r e h e n s i ve t e s t wh i c h c o ul d t a ke bo th c o n c r e t e p r o p e r t i e s a n d the o u t s i de t
9、e mp e r a t u r e c o n d i tio n s i n t o c on s i d e r a t i o n, a n d t h e a utho r t o o k the t e s t t o s e a r c h t h e r e s i s t a n c e o f t e mp e r a t u r e f r a c t u r e c o mp a r i n g t he t wo k i n d o f c o n c r e t e Ke y wo r d s: l o w h e a t c o n c r e m; t e n
10、s i l e mo d u l u s ; u l ti ma t e s t r a i n; t e mp e r a t u r e f r a c t u r e 0 引 言 低热水泥 的主要的矿物成分是硅酸二钙 ( C S ) , 铝 酸三钙( C A) 含量很低。 因此 , 低热 水泥 的早龄期水 化反 应 的速率相对来说较低 , 放热量也相应减 少。 低 热混凝土 用低热水泥作为主要胶凝材料 , 因而具有 常规混凝土所不 具有的早龄期低温升 、 后期 强度发展 速度快 、 水泥水 化产 物 ( c s H凝胶) 致 密 、 耐久性好 等优 点 , 有广 阔的发 展前 景 。 早
11、在 2 0世纪 3 0年代美 国胡佛大坝建设的过程 中, 低 热混凝土就已经开始大量地使用 J , 至今性能良好, 体现 了优 良的耐久性能 。 我 国溪洛渡水 电站应用低热混凝土 进行了大量 的现场和试验室研究 , 发现早龄期低热混凝 土 的抗压强度发展较缓慢 , 之后强度发展 加快 , 到 2 8 d龄 期低热混凝土的强度、 极限拉伸值和弹性模量与中热混凝 土基本相等 。 早龄期水工大体 积混凝土 的开裂 基本上是 由于混凝 土水化温升产生的温度拉应力所致 J 。 温度应力既与温度 梯度有关 , 又与混凝土 自身性质有关 。 为 了评价 低热混凝 土早龄期抗裂性能 , 笔者进行 了多个低热
12、混凝土与 中热混 凝土的对 比试验 : ( 1 ) 通过标准抗压试验测得混凝土的抗压强度 ; ( 2 ) 通过受拉弹模试验测得混凝土的抗拉强度和抗拉 弹性模量 ; ( 3 ) 通过抗折试 验测得 混凝土 的抗折强 度和极 限拉 伸值 ; ( 4 ) 通过 自行设计 的圆环温度 断裂 试验 , 判 断低热 和 中热混凝土 的温度断裂韧性 。 1 原料和试验 方法 1 1 原料 试验使用的原料均来 自溪洛渡施工现场, 其中中热水 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 9 2 5 基 金项 目: 国家 “ 九七三 ” 重点基础研究发展计划项 目( 2 0 1 3 C B 0 3 5 9 0 2 );
13、国家 自然科学 基金 ( 5 1 2 7 9 0 8 7, 5 1 3 3 9 0 0 3 ) ; 清华大学水沙科学与水利水 电工 程国家重点实验室科研课题 ( 2 0 1 2一K Y一4 ) 29 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 泥为华新 P MH 4 2 5 级 , 低热水泥为嘉华 P L H 4 2 5级 , 低热水泥矿物组成见表 1 。 表 1 低热水泥矿物组成 试验使用溪洛渡工地 的砂 、 小石 、 粉煤灰 、 减水剂等材 料 , 所有 试验采 用 相 同的配合 比, 将 原料 配制成 一级 配 C 4 0混凝土, 具体配合 比见表 2 。 表 2混凝
14、土配合比 k g m 1 2受拉 弹模试验 试验使用 的试件尺寸为 1 0 0 r n l T l 1 0 0 m m 4 0 0 m m, 试验加载仪 器为徐变 仪 , 应变测 量仪器 为 电阻数字应 变 仪。 试验装置示 意图见图 1 。 图 1 受拉弹模试验装置示意图 在试验龄期到来的前一天将试 件从养 护室 内取 出晾 干 , 用建筑结构胶将试件的两端与徐变仪接头黏合。 建筑 结构胶黏接混凝土面和接头钢板 面 2 4 h以后即可达到所 需 的黏接强度 , 可 以进行试验。 由于本次试 验没有 相应 的国家标准 , 结 合 了有关 文 献 7 和国家标准以后 , 决定在试验 中类 比国家
15、标 准的测 试方法 : 试验 中应首先 预加荷载 F 。 = 0 2 MP a , 保持荷 载 6 0 S , 随后 以0 0 5 MP a s 的加荷速度加至 1 MP a , 保持荷载 6 0 S ; 随后 以相同 的卸荷速度 , 将荷载 降低至 0 2 MP a , 保 持荷载 6 0 S , 随后继续 以相同的速度加载 , 如此反复 3次 。 最后加载至试件破坏, 记录破坏强度, 计算抗拉强度; 取最 后一次加载过程破坏荷载二分之一强度处 的割线模量 , 作 为受拉弹性模量 , 按式( 1 ) 计算 : E = ( 1 ) = ( ) 式 中: E 受拉弹性模量 , G P a ; ,
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