《高性能海工混凝土静压弹性模量的实测研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高性能海工混凝土静压弹性模量的实测研究（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高性能海工混凝土静压弹性模量的实测研究第 20 页 共 20 页高性能海工混凝土静压弹性模量的实测研究一、本课题研究的目的和意义随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道工程等的建造需求在不断增加，高性能混凝土由于具有许多优良特性，被认为是目前性能最为全面的混凝土，高强高性能混凝土不仅强度高，并具有耐久性好、抗渗性强、抗冻性好，与高性能钢材的有效结合，一方面可适应现代工程结构的向高层和大跨发展需要，减小结构构件尺寸，有效减轻构件或结构自重，不仅可以节约材料用量，减少资源消耗和材料生产过程中的污染物排放，
2、更重要的是可显著提高混凝土结构的耐久性，延长工程结构使用寿命，其所带来的长期经济效益和可持续发展是难以用具体指标来衡量的具有广阔的应用前景，故应对其性能进行全面而深入的认识。本课题在实测高性能海工混凝土静力受压弹性模量的基础上，分析这一复合材料的变形性能，结合新旧规范和试验方法标准的变化，分析其原因和由此产生的影响。二、高性能海工混凝土的介绍高性能海工混凝土是针对混凝土结构在海洋环境中的使用特点，通过合理的配制技术，形成耐久性能、施工性能、物理力学性能以及相关性能俱佳的混凝土材料。高性能海工混凝土的突出特点表现在其高耐久和耐腐蚀性能，尤其是混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能方面。与普通混凝土在原材料、
3、配合比以及生产和施工工艺等方面有所差别。具体表现在，（1）高性能海工混凝土胶凝材料的原材料除水泥外，还要掺用至少一种矿物掺合料，并保证一定的胶凝材料用量，从而使得混凝土微结构得以优化，孔隙结构得以改善。（2）高性能海工混凝土通过高性能混凝土减水剂的合理使用，降低混凝土单方用水量，有利于形成混凝土致密结构。（3）高性能海工混凝土在保证其良好的施工性能和物理力学性能的同时，最大化地提高其耐久性能，尤其是抵抗海洋环境中的氯离子侵蚀作用。在海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTJ2752000)中，规定用于海港工程的高性能混凝土，磨细矿渣的掺量可达到5080，同时要求水胶比035，坍落度120 mm，
4、强度等级C45，这也是我国首个对高性能混凝土技术要求进行具体规定的规范。四、高性能海工混凝土静压弹性模量实测的过程、结果分析1、 混凝土配合比设计结合工程实际采用了C50和C60两组高性能海工混凝土配合比作为受检混凝土，C50混凝土坍落度在160mm200mm之间，C60混凝土坍落度在50mm70mm之间，另外配制两组同等级普通混凝土作为基准混凝土进行对比，坍落度控制在与受检混凝土基本相同，主要区别在于基准混凝土不掺矿物掺合料，使用普通减水剂。其编号分别为基准组的50A/60A，受检组的50B/60B，基准混凝土所用原材料情况见表9，基准混凝土配合比见表10。表9 基准混凝土原材料材料名称型号
5、规格厂家（产地）备注水泥PI52.5江苏嘉新砂区中砂福建闽江碎石525mm连续级配浙江舟山水饮用水/外加剂V3320广州西卡C50砼用普通减水剂，推荐掺量0.9%SX安徽芜湖C60砼用普通减水剂，推荐掺量0.6%表10 基准混凝土配合比编号水胶比每方砼中材料用量(kg/m3)水泥掺合料砂碎石水外加剂50A0.38480/74110451824.3260A0.36490/73410141752.94受检混凝土原材料情况见表1表7，受检混凝土配合比见表11。表11 受检混凝土配合比编号水胶比每方砼中材料用量(kg/m3)水泥掺合料砂碎石水外加剂50B0.3516424669711381432.46
6、60B0.3419629473410141622.942、 试验过程 混凝土试件的制备和养护应符合有关规定。每组成型150mm150mm150mm试件一组3块测定立方体抗压强度，150mm150mm300mm试件一组6根，其中3根用于测定轴心抗压强度，提出弹性模量试验的加荷标准，另外3根则作弹性模量试验。（1）主要仪器设备：微机屏显液压万能试验机 WEW-1000D型 1000kN；全自动混凝土压力试验机 DY-2008型 2000kN；混凝土弹性模量测定仪HTY-型01mm 精度0.001mm 。（2）轴心抗压强度试验 混凝土轴心抗压强度试验应采用150mm150mm300mm棱柱体作为标准
7、试件，这是因为棱柱体试件两端受摩擦力的影响存在三向受压应力，中部的横向变形不受约束，处于单向均匀受压。最终由于试件中部混凝土压酥而破坏，抗压强度低于立方体试件。一般随强度等级不同有一定的关系：fcp =（0.670.72）fcu在试验中各项龄期均为28天，试件从养护地点取出后应及时进行试验，以免试件内部的温湿度发生显著变化。混凝土轴心抗压强度试验应按下列步骤进行1)、先将试件擦拭干净，测量尺寸，并检查其外观。试件尺寸测量精确至1毫米，并据此计算试件的承压面积。试件承压面的不平度应为每100毫米不超过0.05毫米，承压面与相邻面的不垂直度不应超过1度。2)、将试件直立放置在试验机的下压板上，试件
8、的轴心应与压力机下压板中心对准。开动试验机，当上压板与试件接近时,调整球座，使接触均衡。混凝土试件的试验应连续而均匀地加荷，其加荷速度应为：强度等级低于C30的混凝土，取0.3MPa/s0.5MPa/s；强度等级大于C30小于C60时，取0.5MPa/s0.8MPa/s；强度等级大于C60时，取0.8MPa/s1.0MPa/s。当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止调整试验机油门一直至试件破坏。然后记录破坏极限荷载F（N）。混凝土轴心抗压强度应按下式计算：式中：fcp混凝土轴心抗压强度（MPa）；F破坏荷载（N）A试件承压面积（mm2）。混凝土轴心抗压强度计算应精确至0.1MPa。以三个试件测
9、值的算术平均值作为该组试件的轴心抗压强度值。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%，则取中间值作为该组试件的轴心抗压强度值。如有两个测值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。（3）静力受压弹性模量试验测定的混凝土受压弹性模量取应力对应轴心抗压强度1/3时的弹性模量，在普通混凝土力学性能试验方法GBJ81-85中规定是应力对应轴心抗压强度40%时的加荷割线模量。图5 弹性模量加荷方法示意图试件从养护地点取出后应及时进行试验。试验前试件用湿毛巾覆盖，混凝土静力受压弹性模量试验应按下列步骤进行。1)、先将试件擦拭干净，测量尺寸，并检查其外观。试件尺
10、寸测量精确至1 mm，并据此计算试件的承压面积。试件不得有明显缺损，端面不平时须先抹平。2)、微变形测量仪应安装在试件成型时两侧面的中线上，并对称于试件的两侧（如图7）。标准试件的测量标距采用150 mm。3)、对中试件安装好后，应仔细调整其在试验机上的位置，使其轴心与下压板的中心对准（如图6）。开动压力试验机，当上压板与试件接近时调整球座，使接触均衡，加荷到基准应力为0.5MPa对应的初始荷载值F0，保持恒载60s并在以后的30s内记录两侧微变形测量仪的读数。应立即以0.6MPa/s0.4MPa/s的加荷速率均匀加荷到1/3轴心抗压强度fcp对应的荷载值Fa，保持恒载60s并在以后的30s内
11、记录两侧微变形测量仪的读数。以上读数应和它们的平均值相差在20%以内，否则应重新对中试件后重复上述步骤。如果无法使差值降低到20%以内，则此次试验无效。4)、预压确认对中符合要求后，以相同速度卸荷至基准应力为0.5MPa对应的初始荷载值F0，保持恒载60s。以相同速度加荷到Fa，保持恒载60s，最后以相同速度卸荷初始荷载值F0，至少进行两次预压循环。5)、测试在完成最后一次预压后，保持60s初始荷载值F0，在后续的30s内记录两侧微变形测量仪的读数，再用相同加荷速度加荷到Fa，再保持60s恒载，并在后续的30s内记录两侧微变形测量仪的读数。卸除微变形测量仪，以同样速度加荷至破坏，记录破坏极限荷
12、载F（N），取得试件的棱柱体抗压强度，如试件的轴心抗压强度与fcp相差超过fcp的20%时，就在报告中注明。)、混凝土的弹性模量值应按下式计算：式中：Ec混凝土弹性模量（MPa）；Fa应力为1/3轴心抗压强度时的荷载（N）；Fo初始荷载（N）；A试件承压面积（mm2）；n最后一次从Fo加荷到Fa时试件两侧变形差的平均值（mm）；L测量标距（mm）。弹性模量的计算结果应精确至100MPa。弹性模量按3个试件测值的算术平均值计算。如果其中一个试件在测定弹性模量后，发现其抗压强度值与用以决定试验控制荷载的轴心抗压强度值相差超过后者的20%时，则弹性模量值按另两个试件测值的算术平均值计算，如有两个试件
13、超过上述规定，则试验结果无效。3、 试验结果及分析对于的实测数据在此不再列出，统计结果见表12，受检混凝土50B的实测数据见表13，受检混凝土60B的实测数据见表14，统计结果见表15。表12 基准混凝土数据统计项目50A60A平均值标准差平均值标准差fcu(MPa)58.55.265.34.7fcp(MPa)43.86.348.76.4Ec(104 MPa)3.810.424.070.45图9 弹性模量与立方体抗压强度的相关性由受检混凝土试验结果绘出弹性模量与立方体抗压强度的相关图，受样本本身的不均匀性和数量的影响，其离散性较大，详见图9。对两组试验结果进行对比可以看出高性能海工混凝土弹性模
14、量明显高于同强度等级的普通混凝土，如图10所示，在前版规范JTJ 023-85中要求对高强混凝土的弹性模量宜按实测平均值的0.95倍取用，在新规范JTG D62-2005中删除了这种取值，本人认为以实测为基础较好。表13 受检混凝土（50B）数据汇总编号fcu(MPa)fcp(MPa)Ec(104 MPa)编号fcu(MPa)fcp(MPa)Ec(104 MPa)50B0168.4 56.84.1950B2451.7 40.64.6450B0270.2 54.34.3850B2563.3 51.35.0350B0370.9 64.34.4950B2659.1 48.04.3150B0464.9 54.14.5150B2752.6 41.34.7350B0573.1 57.44.7150B2858.7 46.14.6350B0674.5 57.75.1150B2954.8 44.64.0350B0770.5 61.65.1450B3062.0 47.95.4650B0863.1 48.04.1550B3164.6 53.14.3450B0966.3 53.6
