早齡期混凝土彈性模量的試驗(yàn)研究

靳幫虎

（武漢華夏理工學(xué)院， 湖北 武漢 430023）

0 引言

隨社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建筑規(guī)模日趨宏大，越來越多混凝土結(jié)構(gòu)具有施工速度快，高強(qiáng)度等級、大體積等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要發(fā)生在早齡期階段[1]。早齡期階段混凝土各方面力學(xué)性能都處于不斷變化發(fā)展的過程中，要控制混凝土早期裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展就需對早齡期力學(xué)性能進(jìn)行研究。彈性模量反映了混凝土所受外力與變形之間的關(guān)系，掌握彈性模量隨齡期變化規(guī)律對分析早期混凝土力學(xué)性能至關(guān)重要。文獻(xiàn)[2]提出兩個混凝土彈性模量隨時間變化的公式，文獻(xiàn)[3]結(jié)合上海某工程擬合得到混凝土彈性模量隨時間的變化規(guī)律，文獻(xiàn)[4]通過對不同設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的混凝土試塊試驗(yàn)研究得出早期抗壓強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。文章通過設(shè)計(jì)不同強(qiáng)度等級的混凝土試塊，按規(guī)范塊進(jìn)行彈性模量試驗(yàn)，得到混凝土彈性模量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)及變異系數(shù)隨齡期變化的表達(dá)式，為施工早期混凝土結(jié)構(gòu)性能評價、可靠性分析提供支持。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：華新生產(chǎn) 42.5號普通硅酸鹽水泥

細(xì)骨料：中砂

粗骨料：5～25mm碎石

拌和水：自來水

1.2 試驗(yàn)方案

設(shè)計(jì)C15、C30、C40三個強(qiáng)度等級混凝土標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試塊150*150*300mm,各設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級混凝土配合比如表1所示，同批次混凝土均一次攪拌完成。齡期設(shè)計(jì)為3、7、14、21、28天，每個齡期不同強(qiáng)度等級各做16組，每組3塊。

將試塊置于標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)。根據(jù)《公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 053-94)》的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 各設(shè)計(jì)強(qiáng)度混凝土試塊配合比

表2 三種強(qiáng)度等級混凝土材料彈性模量試驗(yàn)值

2 數(shù)據(jù)分析與處理

混凝土彈性模量影響因素較多，在保證穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)環(huán)境條件下，利用統(tǒng)計(jì)的方法對混凝土彈性模量測量結(jié)果進(jìn)行整理分析[5]；統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2.

從表2可見混凝土彈性模量隨齡期的增長而不斷增大，增長速度逐漸減小并趨向穩(wěn)定，隨混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的增加其早期彈性模量的增加也越快。其變異系數(shù)隨齡期的增長而減小，且隨強(qiáng)度等級的增加而降低。混凝土彈性模量早齡期歷時變化曲線及變異系數(shù)歷時變化曲線如圖1、2所示。

圖1 混凝土彈性模量隨齡期變化曲線

圖2 早齡期彈性模量變異系數(shù)隨齡期變化曲線

把混凝土彈性模量E，變異系數(shù)分別看作是齡期t的函數(shù)。將試驗(yàn)結(jié)果用量小二乘法進(jìn)行擬合比較[6]，得到混凝土彈性模量-齡期表達(dá)式：

式中 E(t)— t天混凝土彈性模量（GPa）、t—齡期（d）

彈性模量變異系數(shù)-齡期的表達(dá)式：

3 結(jié)論

通過設(shè)計(jì)不同強(qiáng)度等級的混凝土試塊，按規(guī)范塊進(jìn)行彈性模量試驗(yàn)，得到混凝土彈性模量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)及變異系數(shù)隨齡期變化的表達(dá)式。得出混凝土早齡期彈性模量隨齡期的增長而增長，且增速逐漸減小并最終趨向穩(wěn)定；隨著設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的增加期早期彈性模量的增速也越快；變異系數(shù)隨齡期的增長而減小，同一齡期等級越高變異系數(shù)越小。這些結(jié)論可用于加強(qiáng)對混凝土早期力性性能變化規(guī)律的理解，為施工早期混凝土結(jié)構(gòu)性能評價、可靠性分析提供支持。

[1]劉宏偉 混凝土早齡期彈性模量無損檢測初探[D]河海大學(xué) 2006.5:9-11

[2]朱伯芳.混凝土的彈性模量、徐變度與應(yīng)力松弛系數(shù)[C].水工結(jié)構(gòu)與固體力學(xué)論文集(朱伯芳論文集).水利電力出版社,1988:56-63

[3]楊宗放,郭正興.高層建筑施工中的荷載傳遞與支模層數(shù)研究[J].施工技術(shù),1998(1):20-25

[4]張建仁.混凝土早期抗壓強(qiáng)度和彈性模量的試驗(yàn)研究[J].中外公路,2003,(3):89-92

[5]彭亞濤.等.冬期施工混凝土早期強(qiáng)度增長曲張的擬合方法[J].建筑技術(shù).2001(10):12-15

[6]余宗明.按混凝土強(qiáng)度齡期曲線推算混凝土早期強(qiáng)度[J].施工技術(shù)，2002（4）