石灰岩质机制砂混凝土收缩徐变试验研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 1 期 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND C EME NT P RODUC 2 0 1 3 N o 1 J a n u a r y 石灰岩质机制砂混凝土收缩徐变试验研究 徐以艳, 张耀庭, 郑 怡 ( 华 中科技大学土木工程与力学学 院, 武汉 4 3 0 0 7 4 ) 摘要 : 进行 了石灰 岩质 机制砂的主要 材性及配合 比试验 , 并在 自然环境下 , 对石灰 岩质机制砂 混凝土 梁进行 了收缩、 徐 变试验 , 根据 实测数据 , 拟合 出机 制砂的收缩、 徐 变时程关 系表 达式 ; 并将其 与国 内外几种常用
2、的收缩 、 徐 变模 式进 行 了对比分析。结果表 明 , 配 筋率对混凝 土收缩应变和徐 变挠度 系数有一定程度 的影响 ; A CI 一 2 0 9及 本文 拟合 的公 式 与 试 验 结 果 更 为接 近 。 关键 词 : 机制砂混凝 土; 收缩徐 变; 试验研 究 Ab s t r a c t :, I 1 l e ma t e ri a l p r o p e r t i e s a n d mi x p r o p o r t i o n e x p e rime n t s o f t h e l i me s t o n e me c h a n i s m s a n d c
3、 o n c r e t e a r e c a r r i e d o u t An d u n d e r t h e n a t u r a l e n v i r o n me n t , t h e s h rin k a g e a n d c r e e p t e s t s o f t h e l i me s t o n e me c h a n i s m s a n d c o n c r e t e b e a ms a r e p r o c e s s e d Ac c o r d i n g t o t h e p r a c t i c a l d a t a
4、 , t h e s h rin k a g e a n d c r e e p r e l a t i o n a l e x p r e s s i o n s a r e fi t t e d o u t , a n d s e v e r al e x i s t i n g p r e d i c t i o n mo d e l s o f c r e e p a n d s h ri n k a g e a r e c o mp a red a n d a n a l y z e d T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h
5、e r e i n f o r c e me n t r a t i o h a s a c e rta i n d e g r e e o f i n f l u e n c e o n t h e c o n c r e t e s h rin k a g e s t r a i n a n d c r e e p c o e ff i c i e n t ,a n d t he AC I 一 2 0 9 mo d e l a n d t h i s p a p e r S fi t t i n g f o r mu l a a r e b e t t e r c l o s e t o
6、t h e e x p e ri me n t a l r e s u l t s Ke y wo r d s :Me c h a n i s m s a n d c o n c r e t e ; S h ri n k a g e an d c r e e p ; E x p e ri me n t a l s t u d y 中图分类号 : T U 5 2 8 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 1 1 1 一 O 5 O前 言 混凝土 的收缩徐变及其影 响是大跨度预应 力 混凝土桥梁设计施工 中不容忽视的问题 。近年来 , 一
7、 些大跨度 的桥梁结构在运营一段时间后 , 都不 同 程度地出现 了跨 中挠度过大或截面开裂等问题 , 并 且 , 随着时间的延续 , 挠度和裂缝均有增大的趋 势。 显然 , 收缩和徐变是产生上述现象的一个不容忽视 的原因。工程 中能否合理地考虑混凝土结构收缩徐 变的设计 , 其重要的环节是如何合理地选择或建立 混凝 土的收缩徐变预测 ( 或计算 ) 模型 。为此 , 国内 外学者很早就对普通混凝土的 收缩徐变性 能进 行 了研究 , 并得到了很多有关混凝土收缩徐变 的预测 模型或经验公式 1 卅, 为混凝土结构长期性能的分析 奠定 了良好 的基础。但是 , 由于大多数 的试验通常 是在试验室
8、标准条件下对素混凝土开展 的 ,并且 , 其 主要研究对象为普通砂石料混凝土 , 因而现今所 得到的混凝土的收缩徐变规律 , 其普遍性和适 用性 受到了使用条件的限制。 在我 国贵州等西南地 区 , 由于河砂等砂资源相 对匮乏 , 机制砂 已成为工程中的首选 。迄今为止 , 已 有一定量 的国内外学者 , 开展有关机制砂的性 能研 究 。然而 , 有关机制砂混凝土收缩徐变的研究 5 - 1 2 还 很少 , 还没有专门适用于机制砂混凝土收缩徐变的 预测模型。现有的混凝土收缩徐变预测模型能否适 用于机制砂混凝土 , 是一个值得研究的问题 。因而 , 有必要对机制砂混凝土 的收缩徐变性 能进行 深
9、入 研究 , 为此 , 本文将结合 贵州省北盘 江特大桥 等实 际工程 的需要 ,对石灰岩质机制砂混凝土进行 收 缩 、 徐 变试验 , 通过对试验结果 的分析与比较 , 找出 适合于石灰岩质机制砂混凝 土收缩 、 徐变 的预测分 析模型 , 以期为工程实际提供一定 的理论与参 考依 据 。 1 试验方案设计 试验 以“ 水盘高速公路北盘江大桥关键技术研 究” 项 目为依据 , 以贵州石灰岩质机制砂为原料 , 在 华中科技大学试验室进行 了收缩徐变试验 , 目的是 找出一种适合贵州石灰岩质机制砂混凝土的模型。 试验按 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普通混凝土长期性能和
10、耐久性能试验方法标准 进行设计 。 1 1 原材料性能及混凝土配合比试验 在混凝土材料方面 , 对机制砂分别进行 了筛分 试验 、 表观密度 、 堆积密度 、 孔 隙率 、 石粉含量 等试 验 , 结果见表 1 ; 对粗集料进行 了筛分试验 ; 对水泥 进行 了密度 、 比表面积 、 强度等测试 , 结果见表 2 ; 进 行了混凝土配合 比设计 , 结果见表 3 ; 对混凝土进行 了弹性模量试验 , 结果见表 4 。 l - 2 混凝土试验梁 的设计 ( 1 ) 试件设计 一 1 1 徐以艳 , 张耀庭 , 郑 怡 石灰岩质机制砂混凝土收缩徐变试验研究 l 0 0 8 0 6 0 赠4 0 2
11、0 O , U 5 0 1 0 0 1 5 0 2 o o 龄期, d 图 5 环境温湿度 测试值 线膨胀系数 的差值 , 对于梁 4 , A t x = 4 x l 0 , 对于梁 6 , A a = 2 7 3 x 1 0 , 这两个收缩梁得 出的结果不 同, 可能 是其配筋率不同所导致的。按此值修正图 6中混凝 土的收缩值 , 结果见图 7 。 O 5 O 1 O 0 l 5 O 2 【 J ( ) 龄期, d 图 7 修正后对 比小梁 的收缩值 由图 7可知 , 1 0 0 d之前梁 4的收缩应变大于梁 6的收缩应变值 , 1 0 0 d以后梁 6的收缩应变值大 于 梁 4的收缩应变值
12、 。由此可知 , 在前期配筋率小 的 梁 收缩应 变值大 ,配筋率 大的梁 收缩应变值 小 。 1 0 0 d之后梁 6的收缩应变值一直增大 , 而梁 4的收 缩应变值是减小的趋势 , 可 以初步断定后期试验数 据有误差 , 在后面分析中不予采用 。 2 1 2 常用收缩计算模型与收缩实测值对 比分析 本 文选取 常用 的 A C I 一 2 0 9模 型 、 C E B F I P模 型 、 B 3模型 、 G L 2 0 0 0模型等四个关于收缩的计算模 型 , 计算结果见图 8 。由图 8可知,A C I 一 2 0 9模型的 计算结果略低于实测值 ,但与实测值最为接近 ; 其 它各个预
13、测模型均远远高估了收缩值 。分析其原 因 是 : 各预测模 型的收缩值是素混凝土在标准环境下 由试验统计得到的 , 而实验小梁是配筋混凝土在 自 然环境下测得的 , 因而存在误差 ; 另外 , 各个预测模 型的收缩值是在混凝土养护 3 7 d时开始测量的 , 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 龄期, d 图 6 对 比小梁 的收缩值 而本次试验是在养护 4 5 d后才进行测量。 0 2O 4 0 6 O 8 O 1 o o 1 2 0 1 4 0 龄期, d 图 8 各模型 收缩应变 预测值 与实测值的 比较 2 1 3 修正的收缩预测模型 选用 A C I 一 2 0 9模型作
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