使用年限对混凝土力学性能影响分析.pdf
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1、盂丽岩等 : 使用年限对混凝土力学性 能影响分析 使用年 限对混凝土力学性能影响分析 孟丽岩 , 盖遵彬 , 尹晓黎 ( 1 黑龙江科技学院建筑 工程学院 , 哈尔滨1 5 0 0 2 7; 2 哈尔滨T业大学土木工程学院 , 哈尔滨1 5 0 0 9 0) 【 摘要】 基于快速碳化混凝土和不同使用年限未碳化混凝土的单轴受压试验, 得到碳化混凝土和未碳化 混凝土的强度、 变形等力学性能指标与使用年限之间的关系。研究表明, 既有混凝土强度随使用年限的增加略有 增加而变形逐渐降低 , 为预测既有结构的使用寿命和加固改造提供理论依据。 【 关键词】 既有混凝土; 碳化混凝土 ; 力学性能 【 中图分
2、类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 0 1 0 3 ANALYSI S oN EFFECTS oF SERVI CE Lr E To CHANI CS PRoPERTI ES oF THE EXI ST G CoNCRETE MENG Li y a n ,GAI Zu n b i n ,YI N Xi a o l i ( 1 A r c h i t e c t u r a l E n g i S c h o o l , H e i l o n g j i a n g I n s t i t
3、 u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,H a r b i n 1 5 0 0 2 7 , C h i n a ; 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i , H arb i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o gy, H arb i n 1 5 0 0 9 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T he r e l a t i o ns hi p b e t we e n t he s t r e n g t h,de f o
4、 r ma t i o n p r o p e r t i e s a nd s e r v i c e l i f e o f the r a pi d c a r bo n a t e d a n d di ffe r e n t s e r v i c e l i f e u n- c a r b o n a t e d c o nc r e t e a r e o b t a i n e d b y a s e r i e s o f u n i a x i a l c o mpr e s - s i o n t e s t s o f c o n c r e t e s p e c
5、i me n s T e s t r e s u l t s s h o w tha t t he e x i s t i n g c o nc r e t e s t r e n g th i n c r e a s e s a nd d u c t i l i t y d e c r e a s e s wi t h t h e i n c r e me n t o f t h e s e rvi c e l i f e ,w h i c h c a n p r o v i d e t h e t h e o r y b a s i s f o r p r e d i c t i o n
6、o f s e r v i c e l i f e a n d r e c o ns t r u c t i o n f o r e x i s t i n g s t r u c t u r e s Ke y wo r ds : e x i s t i n g c o n c r e t e;c a r b o n a t e d c o n c r e t e;me c h a ni c a l p r o p e rti e s 本文对既 有碳 化 混凝 土 和未 碳化 混凝 土 的力 学 性能分别进行了单轴受压试验研究, 得到了使用年限 和既有混凝土力学性能的关系 。 1 碳化混凝土的
7、力学性能 混凝 土 抗 压 和 抗 拉 强 度 的 测 定 采 用 边 长 为 1 0 0 ra m 的立方体试件 , 为 了尽量避 免误差 和混凝 土离 散性 的不 良影响 , 各种强度 级别 的混凝 土试件 碳化前 后分别各取 6块 , 强度等级包括 C 1 5 、 C 2 0 、 C 3 0 ; 由于立 方体试件有端部局 部应力 和约束 变形 的影响 , 因而混 凝土应力 一应变 全 曲线 测定 采 用混 凝 土的棱 柱 体试 件, 试件截面尺寸为 1 0 0 ra m1 0 0 m m 3 0 0 m m, 强度为 C 3 0 。由于 自然 碳化 所需 试 验 周期 太长 , 而 且加
8、 速碳 化试验和 自然碳化 又有 比较好 的相关性 , 故 碳化 试件 通过加速碳化试验获得 。试件经过近 5个月时 间的碳 化 , 试件混凝土碳化深度均 已超过 5 0 m m。表 1 给 出的 是混凝 土在碳化前后 的对 比试验数据 。 从表 1 和对试验结果 的分析可看出: 混凝土碳化 后抗 压强度提高 的幅度平 均达到 4 0 ; 劈 拉强度 也有 所提高 , 但 效果不是 很 明显 只是达 到 1 0 左右 , 并 没 基金项 目 黑龙江省教 育厅科 学技术研究项 目( 1 2 5 1 3 0 8 6) 有劣 化作用 , 工程 中可按劈拉 强 度基本 不 变考 虑 ; 混 凝 土棱
9、柱体破坏形态在碳化 前后无 大 的变化 , 都 是产 生锥状裂缝将试件分隔成离散的小柱体最后随着群 柱 的逐一失效, 试件的抗力进一步降低 , 直到试件破 坏。根据碳化前后混凝土试件单轴受压试验得到荷 载和变形 的数据结果绘制应力 一 应 变曲线 如图 1所示 。 表 1 混凝土试 件在碳化 前后 的对比数据 力 学性能试件 型号 强度等级 碳化前方差 s碳化 后方差 s 从 图 l 可看 出, 混凝 土碳 化后 , 强度增加 的幅度达 2 低温建筑技术 2 0 1 3年第 5期 ( 总第 1 7 9期 ) , 1 0 一 Ii t l碳化 前扈混 凝土应力 一 应 变曲 线的 对比 到3 5
10、 , 应力一 应变曲线的上升段更接近直线, 斜率变 大, 说明弹性模量有一定程度提高, 峰值应变即最大 应力处所对应 的应 变在 碳化前 后变化 不大 ; 曲线 下降 段相对碳化前变 陡 , 说 明碳化后 混凝 土的变形能 力降 低 , 比碳化前 的混凝 土更脆 , 延性下降 。 2未碳化混凝土的力学性能 表 2 单轴 受压试 验数 据 本次试 验 中的未 碳 化混 凝土 试件 是分 别从 使用 年限为 l O 、 2 0和 4 0年 的实 际工程 中经过取 芯 、 切 割 、 打磨 、 找平等处理 后 的圆柱体试 件 , 直径为 1 0 0 m m, 高 径比为 2 0 。通 过在 5 0
11、0 t 液压试验机附加刚性元 件的 方法对 l 1 个圆柱体试件进行单轴受压试验, 测得试验 数据 如表 2 所示 。从表 中的试 验数据 可 以看 出 l 1 个 不同使 用 年 限 的混 凝 土 的强 度 相近 , 都 在 3 0 M P a左 右 , 因此 文 中主要 分 析 混 凝 土 的变 形 能力 , 即延性 。 延性 的结 构在 破 坏前 有 明显预兆 , 且破 坏过 程缓慢 , 尤其是在承受 动力 作用 ( 比如地震 、 爆 炸 ) 时, 可 以减 小惯性力 , 吸 收更 大动能 , 减 轻结构 破坏 的程度 , 有利 于修复 。因此 目前我 国的 有关结 构设 计规 范 对结
12、 构 的延性设计提 出了具 体的要 求。 所谓 延性 就 是结 构 或构 件在 承载 能力 没 有显 著 降低 的情况下 承受变形 的能力 , 即结构耐 受后期 变形 的能力 , 它是 衡量结构 或构件抗震 性能优 劣的重 要指 标。度量 和比较 结构或 材料 的延性 的指标 , 必须 有 明 确 的数值指 标 , 一般 取延性 比, 所 谓 的延性 比是 极 限 变形 D 和初 始屈 服 变形 D 的 比值 , 即 , = D, D 。 确定初始屈服变形可采用几何作图法或能量等值法 确定 ; 极限变形取试件的峰值应力下降 1 5 , 即 F = 0 8 5 F 时所对应的应变值。表 3列出了
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