机制砂混凝土梁收缩徐变试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 2 期 (总 第2 9 2 期 】 Nu mb e r 2 i 1 1 2 0 1 4 ( T o t a I No 2 9 2 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 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 2 0 0 3 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH 机制砂混凝土梁收缩徐变试验研究 郑怡 。张耀庭 。汪金育 ( 1 华中科技大学 土木工程与力学学院，湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ；2 贵州高速公路开发总公 司，贵州 贵阳 5 5 0 0 0 4 ) 摘要： 在 自然环境条件下 ， 进行了 6 根石灰岩质机制砂混凝土简支梁收缩 、 徐变试验 ， 其中徐变梁 4根、 收缩梁 2 根。 利用 A C I 2 0 9 、 C E B F I P 9 0 和 B 3 这 3 种常用的收缩徐变模型， 分别对 2 根收缩梁的收缩应变及 4根徐变梁的跨中挠度进行了计算， 并与梁的 收缩应变及跨中挠度的实测结果进行了对比分析。 结果表明： 将现行国际上常用的天然砂收缩、 徐变预测模型用于石灰岩质机制砂 混凝土收缩 、 徐变的计算时， 均存在不同程度的误差， 但 A C I 2 0 9 模型的计算结果相对最接近实测结果。 因此， 随着机制砂混凝土越 来越广泛的应用 ， 有必要对机制砂混凝土的收缩徐变特 陛及计算模型进行更加深入系统的研究， 从而更好地指导工程实践。 关键词： 石灰岩质机制砂混凝土 ；收缩与徐变 ；徐变挠度 ；预测模型 中图分类号： T U5 2 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 2 0 0 0 9 0 5 E x pe r i m e n t a l s t u d y o n t h e s h r i n k a g e a n d c r e e p b e h a v i o r o f c on c r e t e b e a m s w i t h m a n u f a c t u r e d s a n d ZHENG ， ZHANG Ya o t i n g ， WANG J i n yu ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Me c h ani c s ， H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ； 2 G u i z h o u E x p r e s s w a y D e v e l o p me n t C o r p o r a t i o n ， G u i y a n g 5 5 0 0 0 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e e r e 印 an d s h r i n k a g e t e s t s o f 6 l i me st o n e man u f a c t u r e d s and c o n c r e te b e a ms we r e c o n d u c t e d u n d e r n a t ura l e n v i r o n me n t c o n d i t i o n ， i n wh i c h t wo b e a ms we r e f o r s h r i nk a g e t e s t an d f o u r b e am s f o r c r e e p t e s t T h e s h r i n k a g e s t r a i n o f tw o b e am s a n d t h e mi d - s p a n c r e e p d e fle c t i o n o f f o ur c r e e p be am s we re c a l c u l a t e d by ACI 2 0 9， CEB FI P 90 an d B3 mo d e l s Th e c a l c u l a t e d v a l u e s were c o mp a r e d wi th t e s t r e s uk s T he c o mp a r i s o n r e s u l t s s h o we d t ha t there we re d e v i a t i o n i n s h r i nk a g e an d c r e e p p r e d i c t i o n for l i me s t o n e ma nu f a c t ure d - s an d c o n c r e t e b y t h e t h r e e mo d e l s A n d the p r e d i c ti o n a c c ura c y b y ACI 2 0 9 mo d e l wa s t h e b e s t am o n g t h e t hre e mo d e l s As t h e a p p l i c a t i o n o f ma n u f a c t u r e d s an d c o n c r e t ei n c i v i l s t r u c t u r e si n c r e a s e s ， a s y s t e ma t i c s t u d yo f i t s s h r i nk a g e an d c r e ep b e h a v i o ri s h i l yn e c e s s a r y K e ywo r d s ： c r u s h e dl i me s t o n e s a n d c o n c r e t e ； c r e e pan d s h r i n k a g e ； c r e e p d e fle c t i o n ； p r e d i c t i o nmo d e l 0 引言 机制砂是指由机械破碎、 筛分制成的， 粒径小于4 7 5 1 T I 1T I 的岩石颗粒 ， 但不包括软质岩、 风化岩石的颗粒 1 。 在我国 的混凝 土工程建设 中 ， 传 统的细集料是 天然砂 。 随着我 国 经济建设的飞速发展， 基础建设规模越来越宏大， 对建筑 砂材料的需求也是越来越大 ， 但 目前我 国不可再生 的天然 砂资源逐渐短缺， 导致供不应求 ， 所以急需寻找天然砂替 代 材料 。 机 制砂就是一个 很好 的替 代材料 ， 且从 2 0 世 纪 6 0 年代就已在缺少天然砂 的贵州 、 四川等省份开展机制砂 的开发研 究及应用工作 ， 目前在这些省份机制砂 的应用 已 相当普遍。 由于是经过机械破碎生产， 机制砂的颗粒多棱 角且表面比较粗糙 ， 并且不可避免会产生一定量的石粉， 这些均与天然砂有很大不同， 这些差异势必会导致机制砂 配制的混凝土与天然河砂配制的混凝土的性能有所不同。 从 2 0世纪 8 O年代开始机制砂的研究资料 0 1 见诸文献 ， 并在 2 0 0 0 年以后逐年增加 ， 到 目前为止已经取得 了不少的 收稿 日期：2 0 1 3 - 0 8 - 0 1 基金项 目：交通部及贵州省交通运输厅科技项 目( 5 6 2 3 7 8 4 5 ) 研究成果 ， 概括起来 主要包含 以下两种 ， 一是机制砂 的配 合比研究， 目前用机制砂已经可以配出强度等级为 C 1 0 0 的 高性能混凝土 ； 再就是石粉含量对机制砂混凝土的配合比 、 工作性、 强度和抗渗抗冻等性能方面的研究。 总所周知， 收 缩徐变作为混凝土的一个重要性能， 对大体积以及大跨混 凝土结构如桥梁的长期性能影响很大 ， 但是 ， 迄今为止有 关机制砂混凝土收缩与徐变方面的研究 2 】还很少 ， 因而 ， 开展对机制砂混凝土 的收缩徐变性能 的研究是非常有必 要的。 自 1 9 世纪末发现混凝土的收缩徐变特性 以来 ， 国内外 学者针对这一课题已进行 了大量 的研究 ， 取得 了丰富的研 究成果 ， 一些常用 的混凝土收缩徐变预测模型 ， 如 A C I 2 0 9 系列模型 、 C E B F I P系列模型及 B 3 模型等 ， 已广泛地应用 于工程实践。 然而， 这些计算模型均是基于普通天然砂混凝 土 的试验 所得到 的， 由于机制砂与天然砂 的不同 ， 这些计 算模型对机制砂混凝土是否适用， 需要我们进行深入的研 究与分析。 为此， 本试验将结合贵州省北盘江特大桥工程的 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 长期性能研究 ， 在进行石灰岩质机制砂的材性试验的基础 上 ， 设计制作 4 根机制砂混凝 土徐变试验梁 、 2 根机制砂混 凝 土收缩梁 ， 并在 自然环境条件下 ， 进行梁的试验 ， 以期通 过试验研 究前述 三个计算模 型对石灰岩质机制砂混凝 土 的收缩徐变性能的适用性 。 1 试 验 概 况 1 1 原材料材性及配合比试验 混凝土的制备采用 P 0 5 2 5 R级水泥 、 细度模数为 3 3 及石粉含量为1 2 3 的贵州石灰岩质机制砂 、 粒径5 3 1 5 mm 石灰岩碎石 ， 砂率为 4 2 。 C 3 0 混凝土的配合比及其力学性 能见表 1 、 2 。 表 1 机制砂混凝土的配合比 k g m 1 2试验粱设计 表 2 机制砂混凝土的力学性能 2 8 d立方体抗压强度 棱柱体抗压强度 MP a 弹性模量 MP a 4 2 8 2 9 2 3 9 2 3 9 9 1 0 4 1 8 x1 0 时仅考虑了配筋和荷载对试验梁徐变的影响， 其中 2 根作 为收缩对比梁， 编号为 s l 、 s 2 ， 其余4 根作为测试徐变用试验 梁 ， 编号分别为 C 1 、 C 2 、 C 3 、 C 4 。 梁的截 面尺寸为 1 2 0 1T I n 2 X 2 4 0 m l 1 ， 梁长 3 2 0 0 mm， 计算跨 长为 3 0 0 0 m m， 试件详细 本次试验总共设计制作 了 6 根机制砂混凝土梁 ， 设计 试验参数见表 3 及图 1 。 厂厂 f J l l 。 I l l I l l l I I 。 1 1 1 是 1 1 1 1 - l l 、 l A 0 0 o 【 。 图 1 试件配筋图( 单位 ： mm) 对 4 根徐变试验梁 ， 均采用三分点加载， 荷载的选取原 则是： 试验梁在长期荷载作用下发生的徐变在线性徐变范围 内； 徐变荷载小于梁 的开裂荷载 ， 各梁的三分点荷载见表 3 。 对徐变试验粱在其跨 中及两端支座处安装机械百分表量测 其跨中及支座位移 ， 在梁跨中截面顶部混凝土上安装振弦式 应变计量测混凝土的应变。 具体加载 、 测试仪器及测点布置 示意图如图 2 所示。 为模拟实际工程 中梁的收缩 、 徐变状态 ， 所有试件均采用自然养护， 并在自 然环境下进行试验。 对于收缩试件， 为了使收缩梁的纵向收缩变形不受约束， l 0 图 2 试件测点布置图( 单位： mm) 在地上放置数根钢管， 然后把收缩小梁置于钢管上； 收缩梁 的变形测量装置除了不设置百分表测量沉降及挠度外 ， 其余 与徐变梁测量装置一样。 图 3 为试验中的收缩和徐变试件。 图 3 试验梁收缩、 徐变试验现场照片 1 3试验结果 1 3 1 收缩对 比梁的试 验结果 试件加载后环境 的温湿度变化如图 4 所示 ， 图 5为收 f _ 丑 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 0 4 0 3 0 越 赠 2 0 1 0 0 持荷 时间 ， d 图 4 试验时环境的温度和湿度时程图 l 5 O 1 2 0 l。 蟊 。 6 0 3 0 0 4 0 8 0 1 2 0 l 6 0 2 0 0 龄 期 d 图 5 收缩梁 S 1 和 S 2的收缩应变平均值 缩对 比梁的收缩变形 曲线。 1 3 2 徐变梁的试验结果 图 6 则给出了四根徐变梁的跨 中徐变挠度时程 图。 g g 、 溜 制 持 荷 时 同 d 图 6 试件徐变挠度时程图 2 收缩梁的试验结果分析 图 7 给出了 3 种常用 的收缩预测模型( A C I 2 0 9 ， C E B F I P 9 0 ， B 3 模型 ) 的计算值与梁的收缩变形实测值的对 比。 收缩对 比试件是从龄期 4 5 d以后才开始进行 收缩应 变测 量 ， 图中给 出的各预测模型计算值也是相应龄期 4 5 d 以后 的收缩应变增量。 由图 7 可知 ， A C I 2 0 9 模 型与实测值最为 接近； 其他各个预测模型都远远高估了收缩值 ， 其中一个 重要原 因是各预测模型 收缩值是素混凝土在标准环境下 由试验统计得到的， 而实测小梁是配筋混凝土在 自然环境 下测得的。 因此 ， 可选用 A C I 2 0 9 模型作 为机制砂混凝土收 缩计算 的基础模型。 3 徐 变梁的试验 结果分析 由于本次试验设计的是对称配筋的简支梁， 梁的收缩 在加载过程 中对梁的长期挠度影响不大 ， 另外 ， 本试验主 要探讨的是天然砂混凝土的收缩徐变计算模型对机制砂 混凝土的适用 性 ， 因此 ， 在徐变梁的挠度 分析过程 中， 将主 要考虑徐变的影响。 宝 、 好 擎 熙 林 龄 期 d 图 7 常用收缩应变模型预测值与实测值比较图 3 1 常用徐 变预测模 型介绍 目前国际上应用较广且预测效果较好的通用预测模型 主要有 ： 美 国混凝土学会 A C I 2 0 9系列模型， 欧洲 C E B F I P 模式规范系列模型 ， B a z a n t 等学者提 出的 B P系列模 型以 及 G a r d n e r 等学者提 出的 G L 2 0 0 0 模型等 。 我国关于收缩 徐变的研究开展相对较晚， 试验数据不多 ， 没有建立相应 的收缩徐变预测模型。 我国的J T GD 6 2 -2 0 0 4 ( 公路钢筋混 凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 中收缩徐变预测模型 采用的是 C E B F I P 9 0 模 型， G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ( 凝土结构设 计规范 则采用的是对 C E B F I P 9 0 模型进行继承发展了的 E N 1 9 9 2 2 模型。 以上各种混凝土收缩徐变预测模型 ， 由于 研究者采用的基本理论不同 ， 考虑的影响参数也有所不同 ， 再加上参考 的试验数据有差异 ， 得到 的预测模型在形式和 预测结果上均有 一定 的差异。 下面主要详细介绍本研究 中 用到的三种最常用的徐变预测模型 ， 分别是 A C I 2 0 9 ( 1 9 9 2 ) 模型， C E B F I P 9 0 模型和 B 3 模型。 3 1 1 A C I 2 0 9 ( 1 9 9 2 ) 模型 A C I 2 0 9 ( 1 9 9 2 ) 模型 1 3 采用连乘 的形式考虑各个 因素 对徐变的影响， 具体考虑了加载龄期、 养护条件、 环境相对 湿度、 构件尺寸、 混凝土中空气含量、 坍落度以及细骨料含量 等参数。 由于没有考虑混凝土强度 的影响 ， 很多文献 1 4 1 5 1 研究均表明其低估了低强混凝土的徐变， 对高强混凝土徐 变的预测精度则相对较好 。 A C I 2 0 9 ( 1 9 9 2 ) 模型的徐变计算模型具体如式( I ) 所示： ( t ,to 嵩 ( 1 ) 式中： ( z ， t o ) 从加载开始到龄期时刻发生的徐变系数； t o 混凝土的加载龄期 ， d ； 南张袱态下混凝土的名义极限徐变系数， v - 2 3 5 ； 徐变系数修正系数的乘积 ， 1 ； 对加载龄期的徐变修正系数 ， 对于湿养护 ： y 1a ： 1 2 5 0 。 ) 钏 ， 对于蒸汽养护 ： 1a = 1 1 3 0 0 ) ； 对结构工作环境相对湿度的徐变修正系数 ， 1 2 7 0 0 0 6 7 R H， 其中 4 0 R H1 0 0 ； 对 构 件 尺 寸 的徐 变 修 正 系 数 ， 7 , = 2 3 1 + 1 1 3 e x p ( 一 0 0 2 1 3 ) ； 对混凝土空气含量的徐变修正系数， 0 4 6 + O 0 9 a； 对混凝土坍落度的徐变修正系数 ， y s = O 8 2 + 0 0 0 2 6 4 s ； 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m m 对 细 骨 料 含量 的 徐 变修 正 系数 ， 0 8 8 + 0 0 0 2 4 0。 3 1 2 C E B F I P 9 0 模型 C E B F I P 9 0 模型 1嗣 适用条件如下： 混凝土强度等级为 1 5 9 0 MP a ， 环境相对湿度为 4 0 1 0 0 以及环境平均温 度 为 5 3 0。 它考虑 了加载龄期 、 水泥种类 、 环境相对湿 度和构件尺寸以及强度对混凝土徐变的影响。 下面给 出了 C E B F I P 9 0 模 型徐变系数的详细计算公式。 4 , 0， t o ) ； 9 c ( 一 t 。 ) ( 2 ) 咖 0 = 卢 ( ( 。 ) ( 3 ) 1 一 旦 币 l + ( 4 ) 6 ( ) 卢 ) = ( 5 ) 、 如 ) ( t - t o ) =t - to ) ” ( 7 ) ( 1 + ( o 1 2 R H) ) + 2 5 0 0 0 ( 8 ) 式中 ： t o 混凝土的加载龄期 ， d ； f 计算时刻 的混凝土龄期 ， d ； ( ， t 。 ) 加载龄期为 t 。 ， 计算考虑龄期为 t 时的混 凝土徐变系数 ； 。名义徐变系数 ； ( 一 t 。 ) 加载后徐变随时间发展 的系数 ； 混凝土在 2 8 d 龄期时的平均圆柱体抗压强 度 ， MP a ； R 日环境年平均相对湿度， ； 混凝土试件名义厚度 ， h o - ， mm； P A 混凝土试件的截面面积 ； P 跟空气接触的混凝土试件的周长 。 3 1 3 B 3 模 型 B 3 模 型旧是 BP B a z a n t 等人利用 电子计算 机对世界 范围内收集到的众多试验数据进行最佳拟合分析得到的， 是一个半理论半经验公式。 它 的徐变预测模型考虑的影响 因素众多， 所以计算也较为复杂， 但总体预测精度较合理。 它把徐变分为基本徐变和干燥徐变两部分 ， 具体的计算公 式如下。 J ( t ， t ) = g l + C 0 ( t ， t ) + C d ( ， t ， t 0 ) ( 9 ) C o ( ， ) = q 2 Q ( t ， t ) + g 3 I n ( 1 + ( 一 t ) ) + q 4 l n ( t t ) ( 1 0 ) ， ) = Q f ) Q f ( ) = 0 0 8 6 ( t ) 1 2 1 ( t ) r ( ) = l 。 7 ( ) 。 1 Z - 8 Z ( t t ) ： ( ) n l n ( 1 + ( f t ) n ) 1 2 ( 1 1 ) ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 1 4 ) m=O 5 n =O 。 1 I E ( 2 8 ) = 4 7 3 4 M P a l g l= 0 6 x 1 0 E ( 2 8 ) 1 q 2= 1 8 5 4 c o I q 3 = 0 2 9 ( w c ) ： 1 q 4 = 2 0 3 ( A C) m i ( ， ， t o ) = q 5 e x p ( 一 8 H ( t ) ) - e x p ( 一 8 H ( t ) ) l t ； - ma x ( t ， t 0 ) 1 日( ) = 1 一 ( 1 - h ) S ( t ) 1 q s= 7 5 7 x 1 0 ) l8 l )- ta n h 徐变系数 由下式得到 ： ( ， t ) = ( ) t ， t ) 一 1 E ( ) ( 2 8 式中 ： 9 单位应力产生 的瞬时应变； C o ( t ， t ) 基本徐变度 ； C d ( ， t ， t o ) 干燥徐变度 ； f 混凝土计算龄期； t 混 凝土加载龄期 ； t o 干燥开始时 的龄期 ； ( 1 5 ) ( 1 6 ) ( 1 7 ) c 混凝土的水泥含量 ， k g m ； 混凝土的含水量 ， k g m 3 ； A混凝土的骨料含 ， k g f n 3 ； C 水灰 比； A C 骨料 与水泥的质量 比。 3 2 A N S Y S中徐变的分析过程 本研究采用 A N S YS 有限元分析软件对试验梁的徐 变 特性进行建模分析 。 A NS Y S 程序 自带了一些徐变准则 ， 按 求解算法分 ， 这些徐变准则可分为“ 显式” 和“ 隐式” 两种。 本文采用的是显式徐变准则中的 C 6 = 0的初始徐 变方程 ， 方程详见式( 1 8 ) ： A e - - C lo - C 8 - -c , r A t ( 1 8 ) 式中： s 等效徐变应变增量； s 等效应变( 以修改的总应变为基础) ； 盯 等效应力 ； 绝对温度 ； 子步结束的时间； c 、 、 c 、 通过 T B D A T A命令所输入的材料常 数， 具体数值由试验数据拟合得到。 一 般认为工程中的混凝土结构处于线性徐变阶段 ， 即徐 变的变化率与应力无关， 而与应变呈线性关系， 所以C 2 = 0 ， C 3 = 1 。 这里不考虑温度对混凝土徐变 的影响 ， 故 C 4 = 0 ， 所以 式( 1 8 ) 可简化为式 ( 1 9 ) ： A e e = C l s A t ( 1 9 ) 在恒应力条件下 ， 总应变和徐变应变增量分别为： 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m s ( ) ( f ) ( t ， t o ) + 1 6 。( 2 0 ) 。 ( ) 。 ( t + A t ， t o ) - ( t ， t 0 ) ( 2 1 ) 式中 ： s 。 初始弹性应变。 将式( 2 0 ) 、 ( 2 1 ) 代入式( 1 9 ) 得 ： c 1： ( 2 2 ) 1一 一 ， 1 十 ( ， t 0 ) 】 由于 A N S Y S自带 的这些徐变方程主要是针对金属材 料的徐变特性， 金属材料与混凝土的徐变发展规律有区别， 故需要在不同龄期对 c 进行修改。 考虑到混凝土徐变前 期变化快 ， 后期渐渐趋于平缓 ， 故在持荷时间 t 3 0 d时， 每 1 d 修改一次 ； 3 0d t l O 0 d时 ， 每 7 d修改一次 ； 之后 每 3 0 d 修改一次。 3 3 试验 梁数值模拟 结果 与实测结果对比 试验梁的建模 时， 混凝土采用 S O L I D 6 5实体单元 ， 数 值分析模型见图 8 。 图 8 试验梁 A N S Y S模型 本研究分别采用 A C I 2 0 9 、 C E B F I P 9 0 和 B 3 模 型来预 测试验混凝土的徐变系数值 ， 并在 A NS Y S中利用 A P D L编 程， 分别计算得到 4根试验梁在三种徐变模型下的跨中挠 度值， 试验梁跨中挠度计算值与实测值的对比， 见图9 1 1 。 罾 耀 岳 O 8 +C1 实测挠度徐变 +C 2 实测挠度徐变 +C AI 2 0 9 模型计算挠度徐变 +B 3 模型计算挠度徐变 +C E B F I P 9 0 模型计算挠度徐变 U U 1 U 0 l 0 200 25U 持荷 时间 d 图 9 试验梁 C1 和 C 2跨中挠度徐变计算值与实测值对比图 从 图9 1 1 的计算结果可 以看出 ： ( 1 ) 采用 A C I 2 0 9 模型计算得到的 4 根试验梁跨 中挠 度最小 ， C E B F I P 9 0 徐变模型的徐变挠度计算值最大； 而 采用 B 3 模 型算得 的挠度 前期 小于采用 C E B F I P 9 0 模 型 算得的， 但在持荷时间约为 1 6 0 d 的时候前者超过了后者。 ( 2 ) 采用 A C I 2 0 9模型计算的梁跨中挠度基本上都低 于实测挠度值 ， 而 C E B F 9 0 模型和B 3 模型则略微高估了 梁跨中挠度值， 且三个模型对每个梁的跨中挠度预测精度 均有差别。 鲁 吕 、 耀 岳 留 +C AI 2 0 9 模型计算挠度徐变 +B 3 模型计算挠度徐变 +C E B F I P 9 0 模 型计 算挠 度徐变 0 5 0 l O O 1 5 O 2 0 0 2 5 0 持荷时间， d 图 1 O 试验梁 C 3跨中挠度徐变计算值与实测值对比图 窨 g 、 趣 i 导 1 0 +C AI 2 0 9 模型计算挠度徐变 +B 3 模型计算挠度徐变 +C E B F I P 9 0 模型计算挠度徐变 0 50 l UU l ，0 200 2，U 持荷时间 d 图 1 1 试验梁 C 4跨 中挠度徐变计算值与实测值对比图 ( 3 ) 梁 C 1 和 C 2的徐变挠度实测值 与 A C I 2 0 9 模型的 计算值 较接近 ； 梁 c 3和梁 C 4的徐变挠度 实测值前期 与 A C I 2 0 9 模型的计算值较接 近 ， 后期与 C E B F I P 9 0模型较 接近。 总体来说， C E B F I P 9 0 模型的预测误差最大， 其次是 B 3 模型 ， A C I 2 0 9 预测效果相 比较来说是最好 的。 4结 论 通过 四根石灰岩质机制砂混凝土徐变梁及两根 收缩 梁 的试验研究 ， 得到 以下结论 ： ( 1 ) 应用常用的 3 种收缩预测模 型( A C I 2 0 9 ， C E B F I P 9 0 ， B 3 ) 对机制砂混凝土的收缩应变进行预测时 ， A C I 2 0 9 模 型计算值略高于实测值， 其他各个预测模型都远远高估了收 缩值， 总体来说 A C I 2 0 9 模型的计算值与实测值最为接近。 ( 2 ) 分别采用 C E B F I P 9 0 、 AC I 2 0 9 及 B 3 模型来计算 试验梁的徐变挠度 时 ， C E B F I P 9 0 徐变模型的徐变挠度计 算值最大 ， 其次为 B 3 模型 ， A C I 2 0 9 模型计 算的徐 变挠度 值最小。 梁 c 1 和 c 2的徐变挠度实测值与 A C I 2 0 9模型 的计算值较接近； 梁 C 3 和梁 C 4 的徐变挠度实测值前期与 A C I 2 0 9 模型的计算值较接近， 后期与 C E B F I P 9 0模型较 接近。 总体来说， C E B F I P 9 0 模型的预测误差最大， 其次是 B 3 模型 ， A C I 2 0 9 预测效果相 比较来说是最好的。 ( 3 ) 国际上 常用 的天然砂 收缩 、 徐变预测模型对石灰 岩质机制砂混凝土 收缩 、 徐变 的试验 与分析表 明 ， 这些模 型的计算结果均存在误差， 但 A C I 2 0 9 模型的计算结果相 对最接近实测结果。 因此， 随着机制砂混凝土应用越来越广 泛， 有必要对机制砂混凝土的收缩徐变特性及计算模型进 下转第 1 7 页 l 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 多的裂缝 ， 因此吸收的能量将会增 多。 在加载速率较高的 情况下， 试件内部的应力状态已经不是准确的一维应力状 态， 尤其在试件的中心部位， 由于材料的惯性作用， 试件的 侧 向应变受到 限制 ， 材料 近似处 于围压状 态 ， 因此 材料破 坏需要吸收更多的外部能量， 表现出能量密度增大的趋势 2 0 0时， P C能量密度增幅较大的原因是： 温度升至 2 0 0 时， 会使基体内的自由水分蒸发， 同时部分未水化的水泥 颗粒进行二次水化 ， 导致强度提 高 ， 因此裂缝扩展 、 材料破 坏需要 吸收更多外部能量 。 2 4 钢纤维对能量 密度 的影响 由图 4 可 以看出 ， 在 P C中掺人钢纤维后 ， 吸能效果 明 显增强 。 在相同加载速率和温度下 ， S F R C的能量密度较 P C显著提高， 例如， 在温度为 2 0 0， 加载速率为 8 5 r r g s 时， 增幅达到 1 3 8 。 随着加载速率的提高 ， S F R C以及 P C 的 能量密度都呈现出明显的上升趋势。 同一温度下， 在加载速 率较高时， P C能量密度的增幅明显大于 S F R C 。 以上现象可解 释为 ： 混凝土的破坏实际上就是微裂缝 萌生 、 扩展 、 贯通 ， 直到产生宏观裂纹， 最终导致混凝土失 稳破裂， 这些过程中时刻伴随着外界能量的传输以及能量 的转化。 钢纤维是一种刚性纤维， 具有较高的弹性模量以及 优异的抗拉性能。 在裂缝扩展延伸的过程中， 纤维的阻裂增 强作用明显， 以使裂纹的产生和扩展必须吸收更多的外界 能量 ， 从而使试件的吸能能力得 到明显提高。 此外 ， 钢纤维 具有较好的热传导性能， 且在P C中呈三维乱向分布且互相 搭接， 掺入钢纤维即可改善 P C整体的导热性， 使 P C在高 温下更快地达 到温度均匀 ， 从 而降低温度应力 ， 减少 内部 损伤 ， 并可抑制由于快速升温造成的体积变化 ， 从而减少 材料内部微缺陷的产生及发展， 阻碍裂纹的产生和扩展， 提 高材料能量密度 。 上接第 1 3页 行更加深入系统的研究 ， 从而更好地指导工程实践。 参考文献： 【 1 】 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 ， 建筑用砂 S E 京： 中国标准出版社 ， 2 0 0 1 2 】邓君尧， 毕万里， 等 机制砂商品混凝土研究【 J 1 混凝土， 1 9 9 3 ( 4 ) ： 2 8 3 6 3 3 江京平， 高智祥， 等 机制砂超高强高性能混凝土的研制 J J _ 混凝 土， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 1 8 2 2 4 】 江京平， 张纽 ， 等 C 6 0 机制砂高性能泵送混凝土的试验研究叨 施工技术 ， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 2 6 2 8 5 】吴明威， 付兆岗， 等 机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试 验研究 J 铁道建筑技术， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 4 6 4 9 【 6 】杨建辉， 童智洋 利用机制砂配制自密实混凝土 J 】 世界桥梁， 2 o o 3 ( 1 ) ： 3 0 3 2 【 7 】杨玉辉， 周明凯， 等 C 8 0机制砂泵送混凝土的配制及其影响因 素 J 】 武汉理工大学学报， 2 0 0 5 ( 8 ) ： 2 7 3 0 8 】李北星， 周明凯， 等 石粉与粉煤灰对 C 6 0 机制砂高性能混凝土 性能的影响 J 建筑材料学报， 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