尺寸效应对混凝土芯样强度影响的试验研究.pdf
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1、第 3 9卷第5期 2 0 1 3年 1 0月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e l 23 尺寸效应对混凝土芯样强度影响的试验研究 刘红义 , 张劲泉, 程寿山, 和海芳 ( 交通运输部公路科学研究院, 北京1 0 0 0 8 8 ) 摘要: 针对不同级配的普通混凝土分别钻取尺寸为 + 1 0 o 、 4 , 6 7 、 4 , 4 9 、 6 3 2四种直径芯样 , 加工成高径比为 1 5 、 1 2 、 1 0 、 0 8 、 0 5的混凝土芯样, 测定其抗压强度。试验结果表明, 直径相同的条件下, 混凝土芯样随着高径
2、比的 减小芯样抗压强度增大, 高径 比相同的条件下, 混凝土芯样随着直径的减小抗压强度的变化规律不一致, 根据试验 结果提出了不同直径和高径比的芯样与标准芯样抗压强度的换算系数, 分别建立了换算系数关于直径和高径比的 回归方程 。 关键词: 尺寸效应 ; 强度; 混凝土芯样; 直径 ; 高径比 中图分类号: T U 5 2 8 3 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 81 9 3 3 【 2 0 1 3 ) 0 51 2 3 0 4 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n e ffe c t o n t h e s i z e e ffe c t o
3、 f c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e c o r e s a mp l e s L I U Ho n g y i, Z HANG J i n q u a n, C HE NG S h o u s h a n , HE Ha i f a n g ( R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Hi g h w a y , Mi n i s t r y o f T r a n s p o , B e i j i n g 1 0 0 0 8 8 , C h i n a ) Ab s t
4、r a c t : l o0 mi l l 、 6 7 mm、 4 9 mm 、 3 2 mm d i a me t e r c o r e s a mp l e s a r e d r i l l e d f r o m d i f f e r e n t g r a d a t i o n l e v e l o f o r d i n a r y c o n c ret e p l a n, t h e n p r o c e s s e d i n t o h i g h d i a me t e r r a t i o 1 5、 1 2、 l - 0 、 0 8、 0 。 5 o f
5、 d i ff e r e n t c o r e s a mp l e s t o d e t e r mi n e t h e i r c o mp r e s s i v e s t e r n g t h T h e r e s u l t s s h o w t h a t u n d e r t h e c o n d i t i o n o f t h e s a l n e d i a me t e r c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e c o r e s a mp l e s i n c r e
6、a s e w i t h h i g h - d i a me t e r r a t i o r e d u c e d, a n d c o n c r e t e c o r e s a mp l e s c o mp res s i v e s t r e n gth v a r i e s i n c o n s i s t e n t l y u n d e r t h e s a me h i g h - d i a me t e r r a t i o c o n d i t i o n Ac c o r d i n g t o t h e res u l t s, c o
7、n v e r s i o n c o e f f i c i e n t s o f c o mp r e s s i v e s t r e n gth b e t we e n n o n s t a n d a r d c o r e s a mp l e s a n d t h e s t and a r d s are p r e s e n t e d, r e g r e s s i o n e q u a t i o n o f c o n v e r s i o n f a c t o r s we r e e s t a b l i s h e d o n t h e d
8、 i a me t e r a n d h e i g h t t o diam e t e r r a t i o Ke y wo r d s : s i z e e ff e c t ; c o m p r e s s i v e s t r e n gt h ; c o r e s a m p l e s ; d i a m e t e r ; r a t i o o f h e i ght -t o - d i a me t e r 0 前言 钻芯法检验混凝土强度是从结构物 中钻取芯样 来测定混凝土的抗压强度, 是一种直接测量混凝土 强度的技术, 具有直观、 精度高等特点。目前, 我国
9、 C E C S 0 3 : 2 0 0 7 ( 钻芯法检测混凝土强度技术规程 J 规定直径为 1 0 0 m m高径 比为 1 : 1 的混凝土 圆柱体 试件为标准芯样 。但是 , 在实际应 用过程中常常 由 于钢筋间距小、 构件尺寸小、 避免降低承载力等只能 获取小直径芯样。另外, 在圬工拱桥垮塌事故现场 混凝土材料大多呈破碎状和小块状, 这就决定了现 场取样只能获取小直径芯样 。国内外的科研检测机 构如中国建筑科学研究院 J 、 天津港湾工程研究 所 J 、 上海 市建 设 工 程 质 量 检 测 中 心l- 4 J 、 同济 大 收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 4 1 7 作者
10、简介 : 刘红义 ( 1 9 8 o一) , 男 , 硕士 , 研究 方 向: 桥 隧结 构检 测技 术。 基金项 目: 西部交通建 设科技 项 目( 2 0 0 8 - 3 1 8 - 2 2 3 - 4 3 ) Ema i l : 1 h y 0 2 0 2 7 08 2 1 6 3 a o m 学 引、 东南大学 引、 华侨大学 、 意大利都灵理工大 学 - 8 】 等都对小直径 芯样检测混凝土抗压 强度做 了 大量的试验研究工作 , 主要研究 的小直径芯样直径 范围有 7 5 r flm、 7 0 m m、 5 0 m m 、 2 8 m m等, 但对高径 比对芯样强度的影响以及它们综
11、合影响较少涉及。 下面针对不同直径的芯样, 研究直径和高径比对混 凝土芯样强度 的影响。 1 试验研究 1 1 试验原材料 水泥: 金隅牌普通硅酸盐水泥( P 0) , 强度等级 4 2 5 , 3天平均抗压强度 2 5 8 M P a , 2 8天平均抗压 强度5 4 5 M P a , 北京新北水水泥有限责任公司生 产 。 砂: 中砂, 细度模数 2 7 , 北京榆构砂石有限公 司生产 。 粉煤灰 : I 级粉煤灰 , 主要成分见表 1 , 邯峰发电 厂生产。 石 : 52 0 m m碎石, 连续级配, 北京榆构砂石有 l 2 4 四川建筑科学研究 第 3 9卷 限公司生产。 51 6 m
12、 m卵石 , 连续级配 , 北京榆构砂石有限 公司生产 。 51 0 m m卵石 , 连续级配 , 北京榆构砂石有限 公司生产。 表 1 粉煤灰的成分及物理性质 Tabl e 1 Phy s i a l pr o pr e t i e s an d c ompo s i t i o n o f fly as h 1 2试件及芯样制取 专门浇筑 6块长宽高分别为 3 0 0 0 T i m 8 0 0 m m 2 5 0 m m 素混凝土板, 所用骨料最 大粒 径分别为 1 0 m m、 1 6 m m、 2 0 mm, 每块 板均 预 留 1 5 01 5 0 1 5 0标准立方体试块。在每块
13、素混凝 土板上分别钻 取 , 1 0 0 、 6 7 、 6 4 9 、 , , 3 2等四种规格芯样 , 每种直径 芯样再加工成高径 比分别为 1 5 、 1 2 、 1 0、 0 8 、 0 5 等五种规格。每块板上制取芯样 9 4个, 共计 5 6 4个 芯样 。具体试验因素水平见表 2 。 表 2因素水平 Ta b l e 2 F a c t o r a n d l e v e l t a b l e o f c o n c r e t e c o r e s 2 试验 结果及分析 2 1 试验结果 考虑到小直径芯样抗压强度数据的离散性 , 本 次试验制作了较多芯样 , 对试验结果的统
14、计采用平 均值法 , 对可疑数据根据拉依达 3 叮原则进行剔除 , 数据的处理还考虑到芯样的破坏状态, 分析芯样破 坏是否正常, 确保试验结果的可靠性 , 试验结果见表 3。 2 2不同直径混凝土芯样抗压强度折线图分析 绘制不同直径条件下各板f 昆 凝土芯样抗压强度 随高径比变化的折线图, 如图 1 5 所示, 可以看出 不同直径的混凝土芯样抗压强度随着高径比的减小 而增大, 并且高径比越小时芯样抗压强度增加的越 多, 表明芯样高径比越小混凝土的尺寸效应越显著, 并且不同强度等级 、 不 同级配 的芯样表 现出了相同 的趋势。 2 3 不同高径比混凝土芯样抗压强度折线图分析 绘制不同高径比条件
15、下各板混凝土芯样抗压强 度随直径变化的折线 图 , 如 图59 所示 , 可 以看出 表 3 芯样抗压强度 ( M P a ) 试 验结果 Ta b l e 3 Te s t r e s u l t s o f c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c onc r e t e c or e s ampl e s 注: 1 0 01 0表示 芯样直径为 1 0 0m高径比为 1 。 图 1 直径 1 0 0 mm时芯样抗压强度随高径比的变化曲线 F i g 1 Ch a n g e c I l r v e s o f s a mp l e c o mp
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