高性能混凝土与钢筋及纤维组合体长期变形试验研究.pdf
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1、第 3 8卷 , 第 2期 2 0 1 3 年 4 月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 8,No 2 Apr , 2 0 1 3 古I性 同。I 士 能混凝土与钢筋及纤维组合体 长期变形试验研究 黄卫兰 ,陈 程 ,陈灿明。 , 陆采荣 , 唐崇钊 ( 1 南京 水利科学研究院 水利部水科学与水工程重点实验室 , 江苏 南京2 1 0 0 2 9 ; 2 江苏省苏科 建设 技术发展 有限公司 , 江苏 南京2 1 0 0 0 8 ) 摘 要 以五河 口特 大桥 主梁 C 6 0混凝 土为对象 , 研究 了高性能混凝土 龄期 及掺聚
2、酯纤 维和 内置 钢筋对长 期变形 的影 响。试验结果 表明, 研制的 C 6 0混凝土早期强 度和弹模较高 、 徐变度相对较低 , 可有效减 小结 构的预应 力损失和桥梁的长期变形 ; 试件 内置钢筋和掺人纤维后组合体变形特征符合线性分析原理。 关键词 混凝 土 ; 徐变 ; 掺纤维 ;内置钢筋 中图分类号 U 4 4 8 2 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 2 1 0 0 4 Lo n g - t e r m De f o r ma t i o n Te s t S t u d y o n t h e Co m p o s
3、i t e o f HPC ,Re i n f o r c e me n t a n d Fi b e r HUANG W e i l a n ,CHEN Ch e ng ,CHEN Canmi n g ,LU Ca i r o ng ,TANG Chong z hao ( 1 K e y L a b o r a t o r y o f Wa t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,Mi n i s t r y o f Wa t e r R e s o u r c e s , N a n j i n g H y d r a u l i
4、c R e s e a r c h I n s t i t u t e ,Na n j i n g ,J i a n g s u 2 1 0 0 2 9,C h i n a ; 2 J i a n g s u S u k e C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y I n c , N a n j i n g , J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 , C h i n a ) A b s t r a c t T h e C 6 0 c o n c r e t e o f Wu h e k o u G r a n d B r i d
5、g e g i r d e r i s t h e o b j e c t o f s t u d y T h e e f f e c t o f HPC a g e,mi x e d p o l y e s t e r f i b e r s a n d b u i l t - i n r e i n f o r c e me n t s o n l o n g t e r m d e f o r ma t i o n i s s t ud i e dTh e t e s t r e s u l t s s h o w:Th e e a r l y s t r e n g t h a n d
6、 Yo u n g S mo d u l us o f d e v e l o p e d C6 0 c o n c r e t e a r e h i g he r a n d i t s s p e - c i f i c c r e e p l o we r ,a n d i t c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e s t h e s t r u c t u r a l p r e s t r e s s l o s s a n d t h e b r i d g e S l o n g - t e r m d e f o r ma t i o
7、 n;Af t e r pl a c i n g t h e b u i l t i n r e i n f o r c e me n t s a n d mi x i n g t he f i b e r s i n t h e t e s t s p e c i me n s ,t h e c o mp o s i t e S d e f o r ma t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a r e a c c o r d a n t wi t h t h e p r i n c i p l e o f l i ne a r a n a l y s
8、i s K e y w o r d s c o n c r e t e ; c r e e p ; mi x e d f i b e r ;b u i l t i n r e i n f o r c e m e n t 1 概 况 宿淮高速公路五 河 口斜拉桥全长 2 0 6 2 m, 工 程造 价 2 8亿 元 。主桥 是 1 5 2 m+ 3 7 0 m+1 5 2 m预 应力混凝土双塔双索面全漂浮体系斜拉桥, 索塔呈 H型, 采用双半封闭式三角形边箱的预应力混凝土 主梁截面 , 宽度达到 3 8 6 m, 双向六车道 , 是 目前 国 内同类型 桥梁 中主梁最宽 的桥梁。主梁采用 C 6
9、 0 高性能混凝土浇筑 , 为给设计 和施工监控提供技术 支撑 , 对桥用高性 能混凝土的力学特性及其长期变 形特征进行了较系统研究。本文主要介绍五河 口特 大桥主梁 C 6 0 、 掺纤维 C 6 0和 内置钢筋的 C 6 0高性 能混凝土的弹性变形和徐变变形 的试验结果 , 研究 高性能混 凝土龄 期 以及 掺纤 维 和内置钢 筋对 高性能 混凝 土长期变形 的影 响 。 2 试验材料与混凝土配比 试 验用 材 均选 自五河 口斜拉 桥 工 程在 用材 料 , 每方 混凝 土材 料 用 量见 表 1 , 材料 产地 厂 家及 有 关 说 明如 下 。 水泥 : 江苏 巨龙水泥集团有限公司生
10、产的巨龙 牌 P I I 5 2 5 R水泥 。 粉煤灰 : 南京热电厂 I 级粉煤灰。 细骨料 : 河砂 , 产地为宿迁洛马湖。 粗骨料:碎石 , 岩性 为石灰岩 , 产地 为徐 州睢 宁。 【 收稿 日期】2 0 1 2 0 7 0 5 【 作者简介黄卫兰( 1 9 6 1 一) , 女 , 安徽巢湖人, 高级工程师 , 主要从事水工结构 的试验 、 检测 与安全评估。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 黄卫兰 , 等 : 高性 能混凝 土与钢筋及纤维组合体长期变形试验研究 2 1 1 3 试 验 结 果 与 分 析 薹 薹 筹 善 栗 3 1 混凝
11、土的弹性模量与强度 7 d龄期后弹性模量的增量也不大 , 弹模平均值 7 d 表 2为混凝土的瞬时弹性模量及抗压强度试验 2 8 d增加仅 4 , 从 2 8 d一9 0 d增加 5 , 这种特 结果。该结果表 明, 试验配制的高性能桥用混凝 土 性有利于预应力钢筋的早期张拉 。 表 2 混凝土瞬 时弹性模量和抗压 强度试验结果 Ta b l e 2 Te s t r e s u l t s o f i n s t a n t a n e o u s Yo un g S mo du l us a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 混凝土 弹模 E
12、 G P a 抗压强度 M P a 基 准 组 C 6 0 内置钢筋 C 6 0 掺纤维 C 6 0 按照第六届 国际预应力混凝土会议建议的强度 时 间关 系 , 龄期 分别 为 3 、 7 、 2 8 、 9 0 、 3 6 0 d的强 度 R 与标准强度 R 。 之 比, 对有早强剂 的快硬普通硅 酸水泥混凝土而言 , 比值 Rc R 。 的建议值 为 0 5 5 、 0 7 5 、 1 O 0 、 1 1 5 、 1 2 0 。试验结果平均值为 0 7 3 、 0 7 8 、 1 O 0 、 1 0 2 ( 缺一年值) 。由此也可说 明混凝 土的早 期强 度较 高 。 按照理论推 导,
13、加钢筋混凝土轴压试件的组合 体弹模 E 与混凝土弹模及钢筋弹模有如下关系: E =E ( 1 + n ) ( 1 + x ) , ( 1 ) 式 中 : E 为 加 筋试 件 弹模 , G P a ; E为 混 凝 土 弹模 , G P a ; x为含钢量 , 即钢筋截 面积 与混凝土截 面 积 之 比 , =0 0 2 ; n为钢筋 弹模 E 与 混凝 土弹模 E之比值 , 计算时取 n = 5 。 用 表 2中结果 4 3 9 G P a代入式 ( 1 ) 得到该 组试 件 的混 凝 土 弹 性模 量 E为 4 0 7 G P a 。此 推 算 值 与 混 凝 土试 件 的试 验 结果 4
14、 1 1 G P a及 掺 纤 维 试 件 的 结 果 4 0 5 G P a 基 本一 致 。 掺纤 维 C 6 0混 凝 土 试 件 的 弹 性 模 量 为 4 0 5 G P a , 其 值与 内置钢 筋试 件 的混凝 土 弹模推 算 值 4 0 7 G P a相 近 。该 试 件 中 掺 入 纤 维 量 为 1 0 k g m , 纤维体积与混凝土体积之 比不足 0 1 。一般 认为 , 2种材料混合后的组合体弹模与各 自的体积 及弹模 比有关。由于纤 维体积可以忽略不计 , 故试 验 结果合 理 。 采用公式表示混凝土弹性模量与龄期的关系可 以方便 内插 和外延计算 。由于弹性模量
15、的观测 时间 与混凝土加荷龄期 r 。 两者是重合的, 可用 E ( z ) 或 E ( ) 表示 。试验 结果用指数型公式表示如下 : E ( t ) = 4 6 8 f 1 0 1 2 e 一 。 。 0 1 5 e 一 。 1 。 ( 2 ) 按上式( 2 ) 计算 的弹性 模量值 与试 验结果进行 比 较, 列于表 3 。利用公式进行插值及外延计算时, 时 间 t 应 不小 于 3 d为宜 。 表 3 基准组 C 6 0混凝土弹性模量试验值与公式计算值 Ta b l e 3 Te s t e d a n d c a l c u l a t e d v a l u e s o f Yo
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