普通混凝土抗折强度试验研究

文摘 2024-12-12 07:02 河南

1混凝土抗折强度的主要影响因素

一般认为混凝土的抗压强度是粗集料骨架的嵌挤和水泥浆的粘结作用形成的，而抗折强度则靠水泥浆与集料界面的结合强度。这是理论上的理想强度，实际上抗折强度的形成机理受各种因素的影响，其工程中的强度与理论强度差别很大。英国人认为抗折强度受构件本身微观裂缝的控制。由于材料的变异和成型工艺的差异，这种裂缝遍布了整个构件，但又无规律可循。在荷载作用下当某一个微小单元裂缝继续扩展时，整个构件也就几乎破坏了。由此看来，构件的抗折强度不单纯是力学问题，还包含着复杂的统计学问题。因此，以抗折强度为设计指标的混凝土配合比设计应充分考虑材料的变异和施工工艺的影响。主要讨论下列影响因素：①水灰比，②砂率。

2试验方案设计

采用正交试验方法。设计混凝土的抗折强度为4.0MPa，抗压强度为30MPa，以水灰比(W/C)、砂率(Sp)进行正交试验，每一个因素3个水平，以混凝土28d的抗压强度和抗折强度为主要考核指标。试验的因素正交表见表1，试验方案见表2，抗折试验装置见图1，抗压试验装置见图2。

3 C30混凝土配合比的设计

(1)单位用水量确定。

(2)根据选定的水灰比计算水泥用量。

(3)根据混凝土的假定表观密度和选定的砂率，按照下式计算砂石用量m³：

(4)整理混凝土的配合比数据。

混凝土假定表观密度为2450kg·m^-3，用水量依据规范选为175kg，采用质量法计算各材料用量，具体计算见表3、4。

由正交表可知，本次一共需要做9次试验。

4试块的制作及养护

根据配合比，估算做一次抗折试验和抗压试验所需各材料的用量，在实验室拌制混凝土。做试块时注意插捣均匀，保证试块无蜂窝和孔洞。

试件尺寸：(1)抗折试块：长×宽×高=100mm×100mm×400mm

(2)抗压试块：长×宽×高=150mm×l50mm×150mm

养护温度：20℃±3℃；

养护湿度：90％以上或者至于水中；

养护龄期：28d。

备注：试件在制作完成后24h拆模，并进行编号，记录试验日期。

5试验结果

抗折强度试验，根据试验破坏的荷载P(KN)，用下面公式进行计算抗折强度：

其中，f₁——混凝土的抗折强度(MPa)；

P——三分点处的破坏荷载(KN)；

l——支座到加载点间的距离，l=100mm；

b、h——试块截面宽度和高度，均为100mm。

将已知数据带人公式中，最后得到抗折强度为：

f_t=0.6P，其中，P的单位为KN。

在计算抗折强度时，P的取值如下：

P=0.5×试验机荷载读数+0.5×分配梁重量+一个支辊重量

其中，分配梁重3.15kg，一个支辊重1.5kg。经过计算，各个试验序号下的抗折强度及抗压强度试验结果如表5所示。

6试验关系曲线

根据实验结果，分别绘制了水灰比与抗压强度和抗折强度之间的二维关系曲线(图3)、三维关系曲线(图4)；砂率和水灰比与抗压强度和抗折强度之间的二维关系曲线(图5)和三维关系曲线(图6)。

7试验结论

(1)水灰比对混凝土的抗压强度和抗折强度都有明显的影响，抗压强度和抗折强度都随着水灰比的增大而降低，随水灰比的降低而增加。

(2)砂率对混凝土的抗折强度和抗压强度影响较小。

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