乌鲁木齐地区C30自密实混凝土力学性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 8 期 (总 第 2 9 8 期 ) N u mb e r 8 jn 2 0 1 4 ( T o t a ll No 2 9 8 ) 混 凝 土 C ;on 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 4 0 8 0 1 5 乌鲁木齐地区 C 3 0自密实混凝土力学性能试验研究 陈波 ,刘清 ,高金东 ( 新疆大学 建筑工程学院,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 4 7 ) 摘 要 : 为研究乌鲁木齐地区 C 3 0自密实混凝土力学性能,
2、 采用乌鲁木齐地区常用原材料配制 C 3 0自密实混凝土和普通混凝土 , 对配制 出的混凝 土进行立方体抗压强度、 棱柱体抗压强度 、 劈裂抗拉强度和受压应力一 应变 曲线试验 , 对 自密实混凝 土和普通混 凝土的试验结果进行对比分析 。 试验结果表明: 自密实混凝土 的立方体抗压强度 、 棱柱体抗压强度、 劈裂抗拉强度高于普通混凝 土 , 且 自密实混凝土后期承载力显著提高; 自密实混凝土横 向应变 、 纵 向应变及泊松 比随应力水平的发展趋势与普通混凝土相 同; 自密实混凝土峰值应变略低于普通混凝土。 关键词 : 自密实混凝土 ;力学性能 ;应力一 应变曲线 中图分类号 : T U5 2
3、 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 0 5 2 0 5 Ex pe r i m e n t a l s t u d y o n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f C3 0 s e lf - c o m p a c t i n g c o n c r e t e i n Ur umq i a r e a CHEN Bo, I ,I U n g, GAO J i n d o n g ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r
4、a l a n d C i v i l E n g i n e e r i n g , x i n j i a n g U n i v e r s i t y , V r u m8 3 0 0 4 7 , C h i n a ) Ab s t r a ct : T o s t u d y t h e me c h a n i c a l p e r f o r man c e o f C3 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e i n Vr u mq i a r e a , p r e p ara t i o n o f C 3 0 s
5、e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e u s i n g c o l n l n o n r a w ma t e ri a l s o f Ur u r n q i o n t h e p r e p a r a t i o n o f t h e c o n c r e t e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h , p r i s m c o mp r e s s i v e s t r e n gth , s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e
6、n g t h a nd c o mp r e s s i v e s t r e s s - s tra i n c u r v e t e s t Th e t e s t r e s u l t s s h o we d t h a t s e l f c o mpa c t i n g c o n c r e t e c u b e c omp r e s s i ve s tr e n gth , p r i s mc o mp r e s s i v e s tr e n g t h , s p l i tt i n g t e n s i l e s tr e n g t hwe
7、 r e h i g h e r tha n o r d in a r yc o n c r e t e , t h el a t e r b e a ri n g c a p a c i tyo f s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e i n c r e a s e d s i g n i fi c ant l y ; s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e l o n g i tud i n a l s t r a i n a n d l a t e r a l s tr a i n, p o
8、i s s o n s r a t i o wi th the d e v e l o p me n t t r e n d o f s t r e s s l e v e l s a s t h e s a me a s o r d i n a r y c o n c r e t e ; s e l f c o m p a c t i n g c o n c r e t e p e a k s t r a i n w a s s l i 曲t l y l o w e r tha n tha t o f o r d i n a r y c o n c r e t e Key w or ds:
9、s e l f - c o mp a c t ing c o nc r e t e; me c h a n i c a l p r o pe r t y; s t r e s s s t r a i n C U X V C 0 引 言 混凝土在承受应力作用时 , 其应力主要是由骨料 、 砂浆 及界面过渡区来承担。 对于低强度混凝土 , 骨料的强度 和弹 性模量值均比其组成的混凝土高出许 多 , 砂浆的强度高于 界面过 渡区但低 于粗骨料 。 混凝土达到极限强度值时 , 骨 料并不破碎 , 其变形仍在弹性范围 内。 所 以 , 低强度混凝土 的承载能力主要取决于混凝土 内界面过渡 区强度 以及砂
10、 浆强度口 - 2 。 界面过渡区处于粗骨料与水化水泥浆体之间 , 对于普 通混凝土 , 由于新拌混凝土粗骨料表面形成水膜 , 使得界 面过渡区的水灰比明显高于水泥砂浆基体 的水灰 比, 以至 于在此处形成晶体较大 的结晶产物 , 从而造成界面过渡区 孔隙较大 、 强度较低 。 对于 自密实混凝土 , 由于掺人 了大 量矿物掺合料 , 使得矿物掺合料能够较好的填充界面过渡 区孔隙 , 使得 自密实混凝土 的界 面过 渡区孔 隙降低 , 强度 相对提高 。 所以 , 自密 实混凝 土力学 性能与普通混凝土 力学性能存在着一定的差异 。 本研 究选用 乌鲁木齐地区常用原材料配制 C 3 0自密 实
11、混凝土和普通 昆 凝土 , 对配制出的混凝土进行立方体抗 压强度 、 棱柱体抗压强度 、 劈裂抗拉强度和受压应力一 应变 曲线试验。 对 自密实混凝土和普通混凝土的试验结果进行 对 比分析 , 得 出乌鲁木齐地 区 C 3 0自密实混凝土的基本力 学性能指标 。 1 试验原材料及 配合 比 1 1 试验 原材料 水选 用乌鲁木 齐地 区 自来水 ; 水泥选 取 天山水泥 厂 生产 的 P O 4 2 5 级水 泥 ; 粉煤灰采用新疆 苇湖梁 电厂 生 产的 I I 级粉煤灰 ; 矿粉选用新疆红雁池 电厂生产 的 $ 7 5 级 矿粉 ; 砂 采用 乌鲁木 齐地 区附 近砂场 生产 的砂 , 由
12、于含 泥量 较 高 , 对 砂进行 了初 步筛洗 ; 石子 采用 乌鲁 木齐 地 区 4 7 5 1 6 m m 连续级配的卵石 ; 外加剂选用 聚羧酸系 高 效减水剂 。 收稿 日期 : 2 O 1 4 2 0 4 基金项目: 新疆维吾尔 自治区研究生教育创新计划项 目( X J G R I 2 0 1 3 0 4 5 ) ; 国家 自然科学基金项 目( 5 1 3 6 8 0 5 7 ) ; 新疆维吾尔 自治区高等学校 科研计划重点项 目( X J E D U 2 0 1 0 I 1 0 ) 52 1 2试验 配合 比 试验所 用的 自密实混凝土和普通混凝土的配合 比如 表 1 。 表 1
13、 中, 类别列编号“ S C C ” 表示 自密实混凝土 , “ NC ” 表示普通混凝土 。 表 1 试验配合比 k g 混凝土类别水水泥粉煤灰矿粉砂子 石子 外加剂 S CC 1 7 0 1 4 99 1 97 8 2 0 2 1 7 4 3 7 8 48 0 535 7 NC 】 8 0 3 9 67 一 一 5 8 3 4 1 23 9 8 2混凝 土抗 压性 能试验 2 1 立方体抗压强度试验 混凝土立方体抗压强度用于确定 自密实 昆 凝土强度等 级 , 由立方体抗压强度试验测得。 本试验制作边长为 1 5 0 m m 的立方体试块, 同一配合比制作 6 个试块, 用于测定 7 、
14、2 8 d 立方体抗压强度 。 试验在 3 0 0 0 k N微机控制全 自动压力试 验机上进行 , 根据 G B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能 试验方法标准 的要求川 , 试验进行连续均匀加荷, 本试验 加荷速度取 0 5 MP a s 。 各试件立方体抗压强度见表 2 , 表 2 中混凝土类 别列编号“ S C C ” 表示 自密实混凝土 , “ N C ” 表示 普通混凝土。 “ 1 、 2 、 3 ” 表示每组试验的试件个数编号 。 由表 2可知 : S C C 7 d 抗 压强 度平 均值 略 高于 NC , S C C 2 8 d 抗压强度平均值 比
15、 N C有较大提高。 S C C抗压强 度平均值从 7 2 8 d 增长了 1 0 _3 MP a , 增幅为 3 7 4 5 ; NC抗 压强度平均值从 7 2 8 d 增长 了 2 7 MP a , 增 幅为 1 0 2 3 。 结果表明 : S C C和 NC的前期强度相 当, 但后期强度 S C C 远远高于 NC。 表 2 立方体抗压强度试验值 2 2 棱柱体抗压 强度试验 混 凝土棱 柱 体受 压性 能是混 凝 土材料 最 基本 的 物 理力 学性能 , 是研究混凝土结 构承载力 和变形 的主要 依 据 。 棱 柱体抗 压强 度通过 棱柱体 轴 心受压 试 验测得 。 试 验制作
16、1 5 0 m mx l 5 0 m m 3 0 0 m m的棱柱体试件, 同一配 合 比制作 3 个试件 。 根据 G B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通 混凝 土力 学性 能试验方 法标 准 的要 求 , 试验进 行连续均 匀加荷 , 本试 验加荷速度取 0 5 MP a s 。 各试件棱 柱体抗压强度 值 见 表 3 , 表 3中混凝 土类 别列 编 号“ S C C ” 表 示 自密实 混 凝 土 , “ N C ” 表 示普 通混 凝土 , “ 1 、 2 、 3 ” 表示 每 组试 验试 件个 数编号。 表 3 棱柱体抗压强度 由表 3 可知 : S C C棱 柱体抗压
17、强度 比 N C棱柱体抗 压 强度高 8 0 MP a , 主要原 因为 S C C后期强度远远高于 N C 。 2 3 棱柱体与立 方体抗压 强度 关 系 强度 比是棱柱体抗压强度与立方体抗压强度 的比值 , 我国现行规范 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 凝土结 构设计 规范 中 将混 凝土立方体抗 压强度标准值 换算 成混凝 土轴心抗 压 强度标准值时 , 考虑 了混凝土实体强度与立方体抗压强度 之间差异 、 棱柱体强度与立方体强度 比值和脆性折减三个 主要因素。 对于实体强度与立方体试件强度之间 的差异 , 经过大量研究分析 , 规范提 出的修正系数为 0 8 8 。
18、 对于脆性 折减 , 规范提 出 C 4 0以下的混凝土为 1 0 。 对于棱柱体强度 与立方体强度 比值 , 一般在 0 7 8 0 8 8 之间 , 规范出于结构 安全度考虑提 出的是 0 7 6 。 对于乌鲁木齐地区 C 3 0自密实 混凝土强度 比, 需对此值进行试验验证 。 棱柱体抗压强度与 立方体抗压强度的 比值如表 4所示 。 表 4立方体抗压强度与棱柱体抗压强度比 由表 4可 知 , S C C强 度 比为 0 8 3 , N C 的强 度 比为 0 8 0 , 两者都在 0 7 8 0 8 8 之 间, 均满足要求 。 表明利用乌鲁 木齐地 区配制 出的 自密实混凝土在结构设
19、计时仍能使用 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 混凝土结构设计规范 中的强度 比。 3混凝 土抗拉性 能试验 3 1 立方体劈裂抗拉强度试验 测定混凝 土抗拉强度有三种试验方法 , 棱柱体试件轴 心受拉试验得到轴 心抗拉强度 、 立方体试件劈裂试验得到 劈 ( 裂抗 ) 拉强度 和棱柱体试件抗折试验得 到弯 ( 曲抗 ) 拉 强度。 劈裂试验简单 易行 , 又采用相 同的标准立方体试件 , 成为最普遍的测定手段 。 本次试验采用立方体试件劈裂试 验来测定混凝土的劈拉强度。 试验制作尺寸边长为 1 5 0 m m 的立方体试块 , 同一配 合 比制作 3 个试块 , 根据 G
20、B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝 土力 学性能试验方法标准 要求 , 试验过程 中进行连续 均匀加 荷 , 本次试验加荷速度取 0 5 MP a s 。 各试件劈裂抗拉强度值 见表 5 。 表 中编号 “ S C C ” 表示 自密实混凝土 , “ N C ” 表示普 通 昆 凝 土 , “ 1 、 2 、 3 ” 表示每组试验试件个数 编号 。 表 5劈裂抗拉强度 由表 5可知: S C C劈拉强度平均值为 4 5 MP a , NC劈 拉强度平均值 为 2 9 MP a 。 S C C劈拉强度平均值 比 N C劈 拉强度平均值高 1 6 MP a 。 53 3 2 劈裂抗
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