高强混凝土与普通混凝土抗压强度尺寸效应论文
摘要：混凝土的尺寸效应受到多重因素的影响，从而也对混凝土的强度产生不同程度的影响，本文通过制作2 7组不同尺寸不同强度等级的混凝土试件，分别研究了混凝土的尺寸、混凝土的强度对混凝土抗压强度的影响及所产生的尺寸效应，同时将高强混凝土和普通混凝土的抗压强度进行对比。研究发现，混凝土试件的抗压强度随其尺寸的增大而减小，混凝土试件的强度等级越高，试件的抗压强度受尺寸效应的影响就越明显，随着混凝土强度等级的增加，其临界尺寸也在不断的增加。
关键词：高强混凝土：普通混凝土;尺寸效应;强度等级;抗压强度
混凝土的力学性能影响因素很多，主要包括原材料种类、配合比及试件的几何尺寸。在实际工程中通常缩尺模型试验结果来反映工程中材料的真实性能。这也是近年来研究的热点之一，国内外研究者对边长为70~150mm混凝土立方体做抗压试验，研究发现小尺寸试件的抗压强度明显高于大尺寸。本文将在前人研究基础上，从原材料、配合比、养护条件、试验龄期和加载条件等方面对混凝土抗压强度的尺寸效应进行分析。
1试验
(1)试件模型
本试验中立方体试件的边长分别取100、150、200mm，每一尺寸制作C20，C40和C603种不同强度等级的试件，每种试件规格均做3组，普通混凝土和高强混凝共计制作27组试件。
(2)原材料及配合比
水泥采用普通硅酸盐水泥，养护28d抗压强度58.lMPa;硅灰密度和比表面积分别为2.20g/cm3和21m2/g;细集料为中砂，细度模数24;粗集料采用连续级配5—20mm的碎石;减水剂采用掺量为300的聚梭酸系高效减水剂。
(3)试件制作与养护
受多种因素影响，混凝土试件从制作到养护完成整个过程中存在很多无法避免的缺陷，在试件制作是需严格控制施工质量，降低实验误差。制作时先将水泥与细骨料混合均匀，再投入粗骨料搅拌，加水搅拌30min，完成后装模振捣，使试件密实。试验时以0. 5MPa/s的速率逐级增加荷载。
2试验结果
通过对试验现象观测发现，普通混凝土和高强混凝土试件的离散性均较小，抗压强度的变异系数都在700 -下。同时无论是普通混凝土还是高强混凝土试件的，其立方体抗压强度都会随着试件几何尺寸的减小而增大.
3尺寸效应分析
(1)抗压强度的尺寸效应
在对试件尺寸效应进行评价时引入^y对尺寸效应进行定量描述。它是以边长100mm的混凝土试件作为标准试件，对其它尺寸的试件性能进行衡量。且当1值越大，立方体抗压强度的尺寸效应的现象越明显。通过研究发现，混凝土试件的尺寸效应存在以下规律：第一，试件尺寸越大，尺寸效应越不明显，边长为200mm的试件三种不同等级混凝土的试件的抗压强度分别为标准试件的92%，87%和84%;第二，随水泥等级的提高，混凝土试件的抗压强度尺寸效应现象越显著其中，C20混凝土试件抗压强的^y值约为C40和C60的62%和540/0，主要原因在于高强混凝土均匀度和密实度都较普通混凝土好，其内部缺陷也少。而在荷载作用下时，高强混凝土裂纹发展速度将高于普通混凝土。高强混凝土发生破坏时的损伤区域较普通混凝小，因此其破坏所需能量也小，从而造成高强混凝土具有明显的尺寸效应。还有一个重要原因是，混凝土的脆性会随着混凝土强度的增加而增加，这就造成高强混凝土的破坏形式以脆性破坏为主，普通混凝土的破坏以延性破坏为主。
(2)尺寸效应率
由能量释放理论对材料脆性破坏进行解释，脆性破坏是试件在荷载作用下时试件中的裂纹扩展，应变能耗散引起，苏捷根据能量平衡理论及变形协调条件，建立起了抗压强度尺寸效应律。并通过C20、C40和C60三种等级的混凝土试件对计算公式进行了验证，证明了该公式的可靠性。
(3)临界尺寸及临界强度
研究发现，当试件的几何尺寸增大时，试件的抗压强度在不断的减小，但其降低的速率在不断减缓;对其临界尺寸和临界轻度进行定义时就认为，尺寸效应律曲线上斜率为-O.Ol的点为分界点，该点所对应的试件尺寸即为其临界尺寸，所对应的抗压强度即为临界抗压强度。所以当试件的尺寸大于临界尺寸时，其尺寸效应较小，反之较大。
随着强度等级的提高，混凝土的临界尺寸也在发生着变化，通过实验数据发现，C60混凝土的临界尺寸比C40和C20的临界尺寸大，分别为1.3倍和2.3倍的关系。产生这一现象的.主要原因在于高强混凝土脆性大，其尺寸效应明显，但其强度随其尺寸增大而明显降低。
4结语
综合以上试验分析表明，混凝土立方体试件的尺寸对其抗压强度具有明显的影响，具体表现为在一定范围内混凝土试件的抗压强度随其尺寸的增大而减小，当混凝土试件的边长为200mm时的三种不同强度等级的混凝土试件的抗压强度分别为边长为100mm的立方体混凝土试件的抗压强度的92%、87%和84%;当混凝土试件的边长为150mm时的三种不同强度等级的混凝土试件的抗压强度分别为边长为100mm的立方体混凝土试件的抗压强度的96070、94%和91%，混凝土的强度等级对混凝土立方体试件的抗压强度也具有较大的影响，具体表现为混凝土试件的强度等级越高，试件的抗压强度受尺寸效应的影响就越明显，尺寸为150mm和200mm的C20混凝土试件的尺寸效应度^y约为C40混凝土的64%和62%，为C60混凝土的55q和54qo，混凝土的强度对混凝土试件的临界尺寸也有重要影响，具体表现为随着混凝土强度等级的增加，其临界尺寸也在不断的增加，通过对比C60与C40、C20混凝土试件的临界尺寸发现，C60混凝土的临界尺寸分别为C40和C20混凝土的1.3倍和2.3倍。
参考文献
【1]苏捷，方志.普通混凝土与高强混凝土抗压强度的尺寸效应Ⅱ】‘建筑材料学报，2013，16(6)6.
【2]苏捷，力志.混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究Ⅱ】工业建筑，2012，42(6)6.
[3]钱觉时，杨再富，黄煜镔，等，高强混凝土强度尺寸效应的试验研究Ⅱ]华中科技大学学报城市科学版，2004，21(1).
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