混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究_田野
混凝土早期强度发展规律研究
混凝土早期强度发展规律研究一、前言混凝土是最常见的建筑材料之一，其优良的力学性能和耐久性受到广泛的认可。
混凝土的强度发展是混凝土使用性能的重要指标之一，特别是在施工初期。
混凝土早期强度发展规律对于指导混凝土施工和使用具有重要的工程意义。
本文将从以下几个方面对混凝土早期强度发展规律进行详细的探讨。
二、混凝土早期强度发展规律的定义混凝土早期强度发展规律是指在混凝土浇注后一段时间内，混凝土的强度随时间的变化规律。
混凝土的强度主要受到以下因素的影响：水泥的种类和品种、混凝土的配合比、养护条件和环境温度等。
三、混凝土早期强度发展规律的实验研究混凝土早期强度发展规律的实验研究是了解混凝土强度随时间变化规律的有效手段。
实验研究主要是通过测定混凝土强度的变化来探讨混凝土早期强度发展规律。
通常采用的是压缩试验和弯曲试验。
1. 压缩试验压缩试验是最常用的探讨混凝土强度发展规律的实验方法。
压缩试验主要是通过施加一定的压力来测定混凝土的强度变化。
在实验中，通常采用标准试件，如立方体试件、圆柱体试件等，试件的尺寸和配合比应符合国家标准。
2. 弯曲试验弯曲试验是探讨混凝土强度发展规律的另一种实验方法。
弯曲试验主要是通过施加一定的弯曲力来测定混凝土的强度变化。
在实验中，通常采用标准试件，如梁试件等，试件的尺寸和配合比应符合国家标准。
四、混凝土早期强度发展规律的影响因素混凝土早期强度发展规律受到多种因素的影响，以下是影响混凝土早期强度发展规律的主要因素。
1. 水泥的种类和品种水泥是混凝土的主要胶凝材料，不同种类和品种的水泥具有不同的硬化特性，对混凝土早期强度发展规律具有重要的影响。
普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的早期强度发展规律不同，一般而言，硫铝酸盐水泥的早期强度发展更快。
2. 混凝土的配合比混凝土的配合比是混凝土强度发展的重要因素之一。
配合比过于稀薄或过于浓稠都会导致混凝土强度的降低。
合理的配合比能够提高混凝土的密实性和强度。
混凝土龄期、收缩、徐变的研究进展及工程应用
3.工程应用
②在静定结构阶段，如在合龙前的悬臂施工阶段，徐变、 收缩只产生变形增量而不产生内力增量，即徐变次内 力为零。 ③在体系转化后，计算第 i 个时间间隔。并可求出已成 结构全部单元在第 i 个时间间隔内，由收缩、徐变产 生的节点力增量与节点位移增量。将上述增量分别加 到该时间间隔开始时有关的节点力与节点位移上，即 可得出该时间间隔终了时各单元的节点力和节点位移 的状态。
徐变函数 徐变系数 抗压强度的参数 加载龄期的参数 相对湿度的参数
CEB-FIP（1990）模型
CEB-FIP（1990）模型
ACI模型
ACI模型
收缩应变表达式为：
式中
( sh )max 为应变终值。
CEB-FIP(1990)模型＆ACI模型
包括这两个模型以及其他研究提出的模型，基 本上都是建立在实验室试验数据基础上的经验 公式，由于实验室特定条件的局限或研究者侧 重点的不同，不同模型所考虑的影响因素也不 尽相同，以这些结果作为依据确定的混凝土收 缩徐变模型能否直接应用于实际工程结构的分 析，须进一步审视。
衡阳东阳渡湘江大桥（主跨150m的预应力混凝土连续梁桥） 祁阳白水湘江大桥（主跨120m的预应力混凝土连续刚构桥）
3.工程应用
测试内容包括桥址环境温度场、混凝土箱梁温度、各 控制截面应变变化和挠度变化。 施工过程中，对主要工况下的应变变化进行了测试， 成桥后对桥梁进行了为期3年的跟踪观测，测试时长 接近1500天。
改变混凝土半熟龄期的途径
改变水泥矿物成分与水泥细度
硅酸三钙的水化速率快，水化热和强度发展都较快，适用于半熟 龄期小的要求；水泥细度越细，水化反应进行得越快。
采用混合材料与外加剂
早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性
早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性【摘要】本文研究了早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性。
首先介绍了研究背景和研究意义，混凝土的拉伸性能、低钙粉煤灰的应用和聚合物改性。
然后详细描述了实验方法和试验结果分析。
通过实验结果分析得出，这种混凝土在拉伸性能方面表现优越。
聚合物改性对混凝土性能的影响也进行了分析。
对未来进一步研究进行展望。
本文的研究结果对于了解早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸特性以及聚合物改性在混凝土中的应用具有重要意义。
【关键词】。
1. 引言1.1 研究背景混凝土作为建筑工程中常用的材料，其力学性能一直是研究的重点之一。
混凝土在受拉力作用下的受力行为与其抗压性能有很大的区别，其拉伸性能较差，容易发生开裂。
提高混凝土的拉伸性能对于提高工程结构的抗震性能和使用寿命具有重要意义。
在这样的背景下，本文针对早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性展开研究，旨在进一步探究聚合物改性对混凝土性能的影响，为混凝土结构工程的设计和施工提供参考和指导。
1.2 研究意义混凝土作为建筑材料中的重要组成部分，其性能直接影响着建筑物的安全和耐久性。
随着社会的发展和建筑技术的进步，对混凝土材料的性能要求也越来越高。
传统的混凝土存在着一些缺点，如抗张强度低、抗裂性差等问题，特别是在早龄期的混凝土中更为突出。
本研究旨在探究早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性，通过对混凝土的拉伸性能、低钙粉煤灰的应用和聚合物改性等方面进行研究，旨在为优化混凝土配合比和提高混凝土的综合性能提供理论依据和实验支持，具有重要的研究意义和实际应用价值。
2. 正文2.1 混凝土的拉伸性能混凝土的拉伸性能是指混凝土在受拉力作用下的抗拉能力。
通常情况下，混凝土的抗拉强度远远低于其抗压强度，这是因为混凝土是一种脆性材料，其内部存在着各种裂缝和孔隙，这些缺陷会导致混凝土在受拉力作用下发生剪切破坏。
为了提高混凝土的拉伸性能，可以采取一些措施，比如添加纤维增强剂、使用聚合物改性剂、控制混凝土的含水量等。
不同养护周期对混凝土波速特征的影响研究
不同养护周期对混凝土波速特征的影响研究作者：王玮来源：《科学与技术》 2019年第3期摘要：混凝土的养护周期对其强度和耐久性具有很大的影响，而含水率是决定混凝土养护效果的一个重要因素。
以标准块状混凝土为研究对象，测试了不同养护时间下的纵波波速和含水率特征，并对纵波信号进行了傅里叶变换，研究发现：（1）随着养护时间的增加，试件的纵波波速逐渐增加，含水率逐渐降低，二者均呈现出了“S”型变化规律，即：初期变化慢，中期变化快，后期变化慢；（2）含水率与纵波波速呈线性关系，含水率越大，纵波波速越慢；（3）混凝土的养护是一个能量积累的过程，随着养护时间的增加，混凝土的强度逐渐增加。
关键词：混凝土；养护周期；含水率；纵波波速；频谱特征1引言混凝土是一种主要的建筑材料，由骨料、水和水泥按照一定比例，拌和均匀得到。
混凝土的原材料丰富，不受地域限制，耐久性好，成本较低，并且可依据不同要求，进一步进行加工，具有非常广泛的用途。
在工程中，混凝土浇筑完成后，需要养护一段时间，才能达到预定的强度。
混凝土的养护归根结底，就是水分散失，骨料硬化胶结的过程，因此在养护过程中，温度、湿度对混凝土有非常重要的影响，混凝土的含水量决定了其强度特征。
基于此很多学者开展了关于含水量对混凝土特征的影响研究。
刘保东[1]等人，通过对不同尺寸的混凝土块进行自由浸泡吸水试验，得到了不同含水率的试件，并测试了抗压强度，得到了含水率与抗压强度的关系；冯德成[2]等人认为混凝土含水率对防水层的粘结性质有一定的影响，开展了相应的直剪试验研究，发现随着温度和含水率的增加，防水层的抗剪强度逐渐降低；张海燕[3]等人研究了含水率对混凝土碳化深度的影响，研究发现，相比于空气相对湿度，混凝土的含水率对碳化深度的影响更强；闫国亮[4]等人，利用超声波监测手段，研究了含水率对混凝土的影响，研究发现，1.5%为界限含水率，当含水率高于1.5%时，超声波的响应更为明显；沙玲[5]等人，对比了超声波法、低应变法两种混凝土桩基检测方法，建立了二者的转换关系；李美利[6]等人，通过电阻率法来测试混凝土的含水率，并以此来表征混凝土的养护效果。
(徐变)混凝土早龄拉伸徐变的试验与理论研究
应力分析目前多借用现有的压缩徐变规律，如对大 体积混凝土结构早期内应力的计算分析[6 。 但是， 近期有研究表明混凝土在恒载作用下的拉伸徐变
，但对于应力松
44
工
程
力
学
40
的规律明显有别于混凝土的压缩徐变规律[8]，同样 在温度应力作用下也发现了类似情况 ；还有的文 献指出早龄混凝土在外荷载作用下产生的拉伸徐
应变εsh /(×10−6)
80
在不同温度的时间量度，本文使用了混凝土的等效 龄期 te ，具体表达如下：
60
40
试验值 拟合曲线
⎡E ⎛ 1 1 ⎞⎤ (1) te = ∫ exp ⎢ h ⎜ − ⎟ ⎥ dt R T T t ( ) ⎢ ⎥ 0 ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ 0 其 中 ： Eh /(kJ/mol) 为 水 化 反 应 的 活 化 能 ； R /(J/mol/K)为理想气体常数； T0 /K、 T /K 分别表
为混凝土热膨胀系数取1010244872961201441681617181920212223242526试件内部温度试验室温度浇注后时间h20406080100120140160180200000204060810121416182020406080100120140160180200100908070605040302010累积拉伸应变累积拉伸应力拟合应力曲线等效龄期t20406080100120140160180200101520253020406080100120140160180200102030405060拉伸徐变拟合徐变曲线拉伸模量拟合模量曲线等效龄期tlvdtlvdt步进电机力传感器2510exp10cr拉伸徐变规律研究按照混凝土徐变的粘弹性理论混凝土的力学本构关系可以通过徐变系数来表示别表示加载时间和加载龄期徐变系数的具体表达代表材料徐变特征
混凝土短期和长期龄期的变形规律研究
混凝土短期和长期龄期的变形规律研究一、前言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其力学性能的研究一直是建筑工程领域中的热点研究领域之一。
其中，混凝土的变形规律一直是关注的话题。
本文旨在探究混凝土在短期和长期龄期内的变形规律，为建筑工程中混凝土的应用提供参考。
二、混凝土的变形规律混凝土在受力作用下会发生变形，其主要有以下几种形式：1.弹性变形当受力作用停止时，混凝土会恢复到初始状态。
这种变形称为弹性变形。
2.塑性变形当混凝土受到持续作用的力时，其会发生塑性变形。
这种变形是不可恢复的。
3.收缩变形混凝土在固化过程中，由于水分蒸发和化学反应等原因，会发生收缩变形。
这种变形会对混凝土的力学性能产生影响。
4.蠕变变形当混凝土受到长时间作用的力时，其会发生蠕变变形。
这种变形也是不可恢复的。
三、混凝土的短期变形规律在混凝土固化后的短时间内，其主要表现出弹性变形和收缩变形。
1.弹性变形在混凝土受到短时间内的荷载作用时，其主要表现出弹性变形。
弹性模量是描述混凝土弹性变形的指标。
随着荷载的增加，混凝土的弹性模量也会增加。
2.收缩变形在混凝土固化过程中，由于水分的蒸发和化学反应等原因，其会发生收缩变形。
收缩变形会导致混凝土内部的应力分布不均匀，从而影响混凝土的力学性能。
因此，在混凝土施工过程中，需要采取措施减少混凝土的收缩变形。
四、混凝土的长期变形规律在混凝土固化后的较长时间内，其主要表现出塑性变形和蠕变变形。
1.塑性变形在混凝土受到较长时间的荷载作用时，其主要表现出塑性变形。
塑性变形是不可恢复的，会对混凝土的力学性能产生影响。
2.蠕变变形当混凝土受到长时间作用的力时，其会发生蠕变变形。
蠕变变形也是不可恢复的，会导致混凝土内部应力分布的变化，影响混凝土的力学性能。
五、混凝土变形规律的影响因素混凝土的变形规律会受到以下因素的影响：1.荷载大小和作用时间荷载的大小和作用时间是影响混凝土变形规律的重要因素。
荷载作用时间越长，混凝土的塑性变形和蠕变变形也会越明显。
混凝土收缩的时变效应研究
混凝土收缩的时变效应研究发布时间：2021-10-11T06:19:02.115Z 来源：《城镇建设》2021年5月14期作者：毕坤鹏1 [导读] 发现实际测得的水泥混凝土收缩应变偏小，而且水泥混凝土实际的收缩应变随着时间的推移，越来越趋于平缓。
毕坤鹏1（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京100041）摘要：收缩是水泥混凝土固有的性能之一，对水泥混凝土构造物及钢筋混凝土结构的性能有深远影响。
为了寻找混凝土的收缩随时间变化的规律，本文在水泥混凝土棱柱体试件（150mm×150mm×300mm）内部安置应变传感器，将水泥混凝土试件放置在室外的自然环境中6个月时间，并实时对其收缩应变进行监测。
通过对大量混凝土收缩应变数据进行分析处理，绘出水泥混凝土收缩应变随时间的变化曲线，并与现行规范计算得到的收缩应变结果进行对比，发现实际测得的水泥混凝土收缩应变偏小，而且水泥混凝土实际的收缩应变随着时间的推移，越来越趋于平缓。
关键词：混凝土应变传感器收缩应变时变效应1引言混凝土是一种多孔复合材料，具有不均匀性和复杂的内部结构。
收缩作为其本身固有的属性，具有明显的非线性，受材料特性、组成、施工工艺影响很大，且机理研究十分复杂[1]。
混凝土的收缩是与时间有关的变形，随时间的变化会引起超静定结构中应力、应变及挠度的变化，引起截面上的应力重分布及内力重分配[2]。
混凝土早期裂缝的形成，普遍认为是收缩变形和温度变形直接作用的结果。
混凝土早期裂缝主要是由于混凝土收缩变形引起的[3] 。
混凝土的收缩是混凝土在凝结硬化及使用过程中，由于混凝土内部水分变化、化学反应及温度变化等所引起的体积减小的现象。
混凝土收缩变形主要有：塑性收缩变形（发生在浇筑初期，终凝之前）、自生收缩变形、干燥收缩变形、冷缩变形（温度下所降引起）及碳化收缩变形等五种形式[4] 。
混凝土收缩的最终值由于混凝土结构的离散型以及混凝土外部环境的差别有比较大的变化区间[5]，一般认为300-600之间，极端情况可达到1000的。
混凝土徐变分析的龄期调整有效模量法及其应用
混凝土徐变分析的龄期调整有效模量法及其应用何光辉上海建工集团工程研究总院 上海 201114摘要：为了便于开展混凝土结构徐变行为的数值模拟，首先，利用梯形数值积分公式计算混凝土的徐变应变，得到了混凝土徐变应力计算的递推公式；其次，在应用混凝土徐变分析的龄期调整有效模量法（AAEM）的基础上，给出了关于松弛函数积分方程的数值求解方法；最后，为检验AAEM的可靠性，进行了混凝土固支-固支梁徐变效应算例分析。
梯形公式逐步积分法和AAEM的数值对比结果验证了AAEM的可靠性。
关键词：混凝土收缩和徐变；逐步积分；龄期调整；荷载效应中图分类号：TU755.7 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2019)02-0329-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2019.02.050 Effective Modulus Method for Age Adjustment of ConcreteCreep Analysis and Its ApplicationHE GuanghuiEngineering General Institute of Shanghai Construction Group, Shanghai 201114, ChinaAbstract: In order to facilitate the numerical simulation of creep behavior of concrete structures, firstly, the trapezoidal numerical integral formula is used to calculate the creep strain of concrete, as well as to obtain the recursive formula for calculating creep stress of concrete. Secondly, based on the application of effective modulus method (AAEM) for the age adjustment of concrete creep analysis, the numerical solution approach of the integral equation regarding relaxation function is given. Finally, in order to test the reliability of AAEM, the case analysis of the creep effect of concrete beam with fixed-fixed boundary is carried out. The reliability of AAEM is verified by the numerical comparison of the stepwise integration of trapezoidal formula and the AAEM.Keywords: concrete shrinkage and creep; stepwise integration; age adjustment; load effect科学研究SCIENTIFIC RESEARCH1 概述混凝土材料具备的良好可塑性、低廉的建造成本和合适的力学性能，使得它成为土木工程中应用最广泛的材料之一。
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第42卷第6期2008年6月浙 江 大 学 学 报(工学版)Journal o f Zhejiang U niv ersity (Engineer ing Science)Vol.42No.6J un.2008收稿日期:2007-04-04.浙江大学学报(工学版)网址:w w w.journals.z /eng基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578142);国家/8630高技术研究发展计划资助项目(2006AA04Z415).作者简介:田野(1979-),男,辽宁锦州人,博士生,主要从事混凝土材料及力学性能研究.E -mail:tiany e@通讯联系人:金贤玉,女,教授,博导.E -mail:xianyu@DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2008.06.034混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究田 野,金南国,金贤玉(浙江大学土木工程学系,浙江杭州310027)摘 要:为了更好地预测混凝土抗开裂性能,研究了混凝土特征拉应变随时间的变化规律。
通过弯拉试验方法,研究水泥强度等级与掺加纤维对混凝土1~180d 各龄期的初裂拉应变和极限拉应变的影响,分析初裂拉应变与弯拉强度和静力受压弹性模量比值的关系,建立了极限拉应变随龄期发展的关系式,提出最终极限拉应变与特征龄期的概念。
试验结果表明,混凝土的初裂拉应变与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值具有良好的线性关系,混凝土极限拉应变随时间成负指数增长,提高水泥强度等级与掺加纤维均可以提高混凝土最终极限拉应变,但提高幅度并不显著,相对而言,以特征龄期来评价混凝土抗裂性能更加重要。
关键词:特征拉应变;初裂拉应变;极限拉应变;最终极限拉应变;特征龄期;水泥强度;纤维中图分类号:T U 528 文献标识码:A 文章编号:1008-973X(2008)06-1076-04Relationship between characteristic tensile strain and curing age of concreteTIAN Ye,JIN Nan -guo,JIN Xian -yu(D ep ar tment of Civ il Engineer ing ,Zhej iang Univer sity ,H angz hou 310027,China)Abstract:T he development o f tensile strain capacity of concrete w ith curing age w as studied to predict the risk o f concr ete cracking.T he influences of cem ent str ength g rade and fiber addition o n the cr itical tensile strain and ultim ate tensile strain of the concrete from 1d to 180d w ere investigated in flex ural tests.The relationship betw een the critical tensile strain and the ratio of flex ural str ength to static mo dulus of elastic -ity w as analyzed,and a formula of ultimate tensile strain and age was established,w hich led to the con -cepts of final ultimate tensile strain and characteristic ag e.The ex perimental results show that there is a goo d linear relation betw een the critical tensile strain and the r atio of flexural strength to static mo dulus of elasticity.T he ultim ate tensile strain exhibits a neg ative ex ponential increase w ith age.T he final ultim ate tensile strain increases w ithin a narrow rang w ith the incr ease of cement streng th and fiber addition.It is more effective to evaluate the co ncrete cracking resistance by the characteristic ag e.Key words:characteristic tensile strain;critical tensile strain;ultim ate tensile strain;final ultimate tensile strain;characteristic age;cement streng th;fiber 近年来,随着兴建的大型混凝土工程日渐增多,大体积混凝土工程中因裂缝引起的结构失效和耐久性问题等日益突出.混凝土抗裂研究也成为混凝土材料科学和结构科学研究的热点[1-2].混凝土特征拉应变研究一直是混凝土抗裂研究的重要内容.混凝土特征拉应变包括初裂拉应变与极限拉应变两部分,分别代表了混凝土产生微裂纹时与破坏时的拉应变.Kaplan [3]研究了劈拉、弯拉、抗压等不同试验方法的拉应变、拉应力与骨料、水灰比的关系后认为,相对于拉应力来讲,混凝土的初始开裂更依赖于拉应变.Tasdemir等人[4]总结前人的试验结果,认为混凝土轴拉极限应变与轴拉强度和静力受压弹性模量的比值存在良好的线性关系,这种线性关系与骨料的种类、尺寸、级配无关,受试验方法、应变片长度、龄期及加载速率的影响很小.因此,采用应变判断准则可以更好地预测混凝土开裂[5].虽然混凝土特征拉应变是评定混凝土抗裂性能的重要参数,但是对这方面的研究并不充分,相关的试验数据与结论也存在差异.Somsak等人[6]得出混凝土轴拉极限拉应变为120@10-6~130@10-6,蔡绍怀等人[7]的轴拉试验结果表明,混凝土轴拉极限拉应变在135@10-6左右,而Welch[8]通过试验给出了混凝土初裂拉应变值与极限拉应变值的分布情况,从其结果看,混凝土特征拉应变的离散性很大.虽然Bro oks等学者已经将混凝土特征拉应变应用到大尺寸混凝土构件中,进行了混凝土温度开裂分析[9-10],但是混凝土配合比对特征拉应变的影响,至今没有统一认可的结论,而且对混凝土特征拉应变的研究一般到28d为止,对更长龄期下混凝土特征拉应变发展规律的研究很少.到目前为止,对混凝土特征拉应变的研究主要采用轴拉或弯拉试验方法.采用轴拉试验方法可以在混凝土截面上产生相对均匀的拉应力,便于对受拉过程进行分析.因此,国内外许多研究者提出了各种轴拉试验方法[11].但由于轴拉试验的成功率不高,对试验仪器的性能以及对试件的制备要求非常严格,并非普通的试验仪器可以完成[12].相比较而言,弯拉试验方法简便易行,而且有研究表明混凝土构件的开裂过程与混凝土弯拉试验试件的开裂过程相似[13].因此,应用弯拉试验取得混凝土特征拉应变分析混凝土的开裂更合理.本文采用弯拉试验方法,研究不同水泥强度等级以及掺加纤维对混凝土1~180d不同龄期特征拉应变的影响,提出了特征拉应变随龄期的发展规律.1试验准备1.1试验原材料试验采用兰溪/红狮0牌32.5级和42.5级普通硅酸盐水泥;砂子采用细度模数为2.49的河砂,Ò区级配;粗骨料为5~40mm连续级配的碎石;泵送剂为杭州华冠建材有限公司LS801-A型高效泵送剂;粉煤灰采用北仑利辉建材开发有限公司生产的I级粉煤灰;矿粉采用兰溪市力强外加剂有限公司生产的H L型复合矿物外加剂;纤维采用深圳海川工程科技有限公司生产的路威牌R o2002型聚丙烯腈纤维.1.2混凝土配合比为了分析水泥强度与掺加纤维对混凝土特征拉应变的影响,试验共采用3种配合比,结果见表1.表1混凝土配合比1)T ab.1Co ncr ete mix pr opor tions kg/m3编号水泥水砂碎石粉煤灰矿粉纤维泵送剂25FH L35FH L25FHLX278278¹278169167169719719719112511251125404040585858))0.56.86.86.8注:1)强度等级为42.5级水泥,其余为32.5级水泥.1.3试件制备及测试系统每种混凝土配合比制备24块试件,试件尺寸为100m m@100m m@400m m.试件成模18h后拆模进行标准养护.分别于1、3、7、14、28、60、90、180d 时取出3块试件进行试验.试验前6h取出试件进行干燥,试验前5h在每块试件底部贴3块应变片,应变片的布置如图1所示.应变片与应变测试仪分别为BX120-80AA型电阻应变计与YE2539型高速静态应变仪,并将应变测试系统与计算机连接进行数据采集.试验方法参照中华人民共和国国家标准5普通混凝土力学性能试验方法标准6(GB/T 50081-2002).图1应变片布置图Fig.1L ocating of strain g ages2试验结果与讨论2.1试验曲线图2即为弯拉试验得到的弯拉应力-弯拉应变曲线图,在达到破坏应力约70%以前,弯应力-弯应变曲线近似为线性,此时试件处于弹性状态;之后直至破坏,弯拉应力-弯拉应变曲线偏离直线,表现出明显的非线性.弯拉应力-弯拉应变曲线由线性进入非线性时所对应的应变即为混凝土弯拉初裂拉应变.根据Blakey等人[14-15]的观点,初裂拉应变代表混凝土内部微裂纹的产生和扩展.Nicholas等人[16]进一步认为,达到初裂拉应变是混凝土即将破坏的重要标志.1077第6期田野,等:混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究混凝土破坏时的弯拉应变即为弯拉极限拉应变,极限拉应变代表了混凝土所能承受的最大拉应变.本文采用切线弹性模量法来确定混凝土弯拉初裂拉应变与弯拉极限拉应变.图3为混凝土弯拉应变-切线弹性模量曲线.由图可见,切线弹性模量初始段围绕水平线小幅波动,其平均值即为混凝土弯拉弹性模量.本文取切线弹性模量的变化值大于弯拉弹性模量1.5GPa时的弯拉应变为弯拉初裂拉应变,取切线弹性模量小于0.05GPa时的弯拉应变为弯拉极限拉应变.2.2不同龄期混凝土弯拉初裂拉应变当混凝土的拉应变达到初裂拉应变时,混凝土仍处在弹性状态.因此可以应用弹性理论分析混凝土弯拉初裂拉应变E c随龄期的发展规律.各配合比混凝土不同龄期弯拉初裂拉应变E c与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值f r/E可见表2.由表2可知,25FH L混凝土28d内的弯拉初裂拉应变低于35FH L混凝土的弯拉初裂拉应变,表明采用强度等级更高的水泥可以提高混凝土28d 内的弯拉初裂拉应变,但是对改善28d后弯拉初裂拉应变并不显著.25FH LX混凝土各龄期的弯拉初裂拉应变均高于25FH L混凝土,表明掺加纤维可以提高混凝土的弯拉初裂拉应变,改善混凝土的抗裂性能.表2不同龄期混凝土弯拉试验E c与f r/ET ab.2E c and f r/E of concrete in flex ural at different ages 龄期/dE c/10-625FH L35FH L25FH LX(f r#E-1)/10-625FHL35FH L25FH LX 130363446695438411011695128103710012913311113212014123128127135135130281341351671321371536015813317715514317090165145171160159179 180177167176163160180图4表明不同龄期混凝土弯拉初裂拉应变E c(t)与相应龄期混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值f r(t)/E(t)之间具有良好的线性关系(相关系数R为0.972).图4E c与f r/E的关系F ig.4Relat ionship betw een E c and f r/E对本文所采用的配合比,建议为E c(t)=1.184f r(t)/E(t)-27.769.(1)式中:E c为混凝土初裂拉应变;f r为混凝土弯拉强度,M Pa;E为混凝土受压弹性模量1012Pa;t为龄期,d.2.3不同龄期混凝土弯拉极限拉应变各配合比混凝土不同龄期弯拉极限拉应变如图图5混凝土不同龄期极限拉应变Fig.5U ltimate tensile str ain o f concrete in different ages 5所示.试验结果表明,混凝土弯拉极限拉应变E tu并不是随龄期的发展而无限增长的,在达到一定龄期之后,混凝土弯拉极限拉应变趋于一个定值,其值虽然略有波动,但总的变化不大,即1078浙江大学学报(工学版)第42卷E tu(t)=E];t\t u.(2)式中:t u表示混凝土弯拉极限拉应变达到固定值的龄期,定义为弯拉极限拉应变特征龄期,d;E]表示混凝土极限拉应变在其特征龄期后所达到的最终定值,定义为混凝土最终弯拉极限拉应变,E]代表混凝土抗裂能力的最大值.试验结果还说明,不同水泥强度等级与掺入纤维对E]虽然略有影响,但是影响并不显著.如试验中的25FH L、25FH LX、35FH L3种配合比混凝土180d弯拉极限拉应变分别为227@10-6、237@ 10-6、234@10-6.根据图5,建议采用指数关系分析试验曲线,即E tu(t)=E]-a e-t/b.(3)式中:a、b为参数,皆取正值.对式(3)求导,可以得到混凝土弯拉极限拉应变的变化速率表达式如下:d E tu d t =abe-t/b.(4)由式(4)可知,混凝土弯拉极限拉应变的增长速度随龄期的发展在减小,当极限拉应变的增长速度足够小时,就可以认为混凝土已经达到特征龄期.本文假设当混凝土达到特征龄期时,其极限拉应变的变化速率小于每天一个微应变(1@10-6/d).根据这个假设,可以得到极限拉应变的特征龄期t c的表达式如下:t c=-b ln(b/a).(5)对本文采用的3种配合比,弯拉极限拉应变的数值分析结果如表3所示.表3试验数据分析结果T ab.3A naly sis of ex per iment data编号E]/10-6a b R t c/d25FH L224.42135.50 5.520.98417.6735FH L229.67429.870.690.989 4.4425FH L X232.00638.930.590.990 4.12表3表明,采用指数关系分析的混凝土弯拉极限拉应变随龄期发展规律与试验结果吻合良好.根据对弯拉极限拉应变特征龄期t u的定义,t u 越小,混凝土达到其抗开裂能力最大值的时间越短,因此弯拉极限拉应变特征龄期代表混凝土抗开裂能力的增长速度.对不同强度等级的混凝土,t u并不相同.低强度混凝土的特征龄期长于高强度混凝土的特征龄期.由表3可知,25FH L混凝土的极限拉应变特征龄期为17.67d,而35FH L混凝土的特征龄期为4.44d.在混凝土中加入纤维可以显著缩短混凝土的特征龄期,如25FH LX混凝土的特征龄期只有4.12d.说明掺加纤维和提高水泥强度等级,均可以缩短混凝土极限拉应变的特征龄期,提高混凝土的抗裂性能.而相对于混凝土最终弯拉极限拉应变E],弯拉极限拉应变特征龄期t u的区别更加明显.因此,对本文采用的混凝土配合比,以特征龄期评价混凝土抗裂性能比用混凝土最终极限拉应变更加有效.3结论(1)提高水泥强度等级可以提高混凝土28d内的弯拉初裂拉应变,但对28d后弯拉初裂拉应变的改善并不明显.掺入纤维可以显著提高混凝土的弯拉初裂拉应变.(2)混凝土不同龄期弯拉初裂拉应变E c(t)与相应龄期弯拉强度和静力受压弹性模量的比值f r(t)/ E(t)之间存在良好的线性关系.(3)在达到一定龄期之后,混凝土弯拉极限拉应变就趋于一个定值.(4)掺入纤维和提高水泥强度等级,均可以降低混凝土弯拉极限拉应变的特征龄期,提高混凝土的抗裂性能;掺入纤维和提高水泥强度等级可以提高混凝土的弯拉最终极限拉应变E],但提高幅度并不显著.(5)对本试验中所采用的配合比,混凝土的最终弯拉极限拉应变相近,但特征龄期有着明显区别.对本文采用的混凝土,以特征龄期评价混凝土抗裂性能比用混凝土最终极限拉应变更加重要.参考文献(References):[1]金南国,金贤玉,郑砚国,等.早龄期混凝土断裂性能和微观结构的试验研究[J].浙江大学学报:工学版,2005, 39(9):1374-1377.JIN N an-guo,JIN Xian-yu,ZH EN G Yan-g uo,et al.Ex-perimental study on fracture pro perties and microstructure of early age concrete[J].Journal of Zhejiang University:Eng-i neering Science,2005,39(9):1374-1377.[2]金南国,金贤玉,田野.受约束早龄期混凝土收缩开裂理论预测试验研究[J].浙江大学学报:工学版,待发表.JIN N an-guo,JIN Xian-y u,T IA N Y e.A nalyt ical theo-r y predictio n and ex periment r esea rch on shr inkag e cr acking of r est rained ear ly-age concrete[J].Journal of Zhejiang University:Engineering Science,in pr ess. 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