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技術文章

混凝土力學性能的實驗指導

混凝土力學性能的實驗指導

 一、立方體抗壓強度試驗

1、本實驗采用150mm的立方體標準試件,每組3個試件。具體制作過程為:

1)先干拌砂、石、水泥,直至拌勻,然后逐漸投入水,當全部投入后,再攪拌1min

2)拌和物攪拌完畢后,馬上進行試件的制作。小梁試件應采用臥式成型,小梁試件首先在中部裝料。

3)用木槌振實時,截面尺寸為150*150mm的試件,分作兩層裝料。裝料時用抹刀沿試模內壁略加插搗,用木槌敲試模側壁,每層30次,將凹凸不平的表面振平,刮去多余的拌和物,并用抹刀抹平。不允許用插棒或震動棒作內部振實,必要時可用震動棒接融試模外壁進行振動。

4)成型后用塑料和其它覆蓋物覆蓋試件表面,按規定養護一段時間后折模、編號。然后進行養護至所需的齡期。

5)養護7d28d后,將試件從養護室里拿出,立即進行實驗。

2、實驗步驟:

1)取出試件,檢查其不平度,每100mm不大于0.05mm,承壓面與相鄰面的不垂直度不得大于1度。

2)用試件成型時的側面作為承壓面,安放時試件軸心對準試驗機下壓板中心。開動試驗機,當上壓板與試件接近時,調整球鉸座使接觸均衡。

3)對試驗機連續均勻加載,試件強度低于30MPa時,載荷速度取0.30.5MPa/s,試件強度高于或等于30MPa時,取0.50.8MPa/s,當試件快要破壞時,變形速度增快,應停止調整試驗機油門,直到試件破壞。記錄最大荷載,精確到0.1MPa

3、混凝土立方體試件的抗壓強度按下式計算:

    式中      fcu——混凝土立方體抗壓強度(MPa);

                Fmax   ——最大荷載(N);

                     A——試件承壓面積(mm2);

4、試驗結果取三試驗值的算術平均值。若最大值或最小值與中間值之差大于中間值的15%,則取中間值;若兩值與中間值之差均大于中間值的15%,則試驗結果無效。

二、劈裂抗拉強度

1、試件采用邊長為150mm的立方體標準試件,每組3個試件。

2、試驗機與試件之間采用如圖1所示的鋼制弧形墊條。在鋼制墊條與試件之間應墊以木質三合板墊板,木質三合板墊板的要求:寬15-20mm,厚3-4mm。兩種墊條(板)的長度均應不小于試件的邊長,木質墊板不得重復使用。

3、試驗步驟

1)檢查試件外觀,并測量尺寸。

2)在成型時的頂面和底面劃出劈裂面的位置。

3)按圖1所示安放試件、弧形鋼制墊條及木質墊板。試件的軸心應對準試驗機下壓板的中心,墊條應垂直于試件成型時的頂面。

4)加載:當試件的抗壓強度低于30Mpa時,加載速度取0.02-0.05MPa/s,當試件的抗壓強度等于或高于30MPa時,應取0.05-0.08MPa/s。當試件臨近破壞、變形迅速增長時,應停止調整試驗機油門,直至試件破壞。記錄最大荷載,精確至0.01MPa

4、混凝土立方體試件的劈裂抗拉強度按下式計算:

        式中  Fspl ——混凝土劈裂抗拉強度(MPa);

                   Fmax ——最大荷載(N);

                    A ——試件劈裂面面積(mm2

5、以3個試件測值的算術平均值作為該組試件的劈裂抗拉強度值。

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1-木質墊板,2-鋼制弧墊條,3-試驗機上壓板,4-試驗機下壓板

三、 抗剪強度

1、采用雙面直接剪切法測量鋼纖維混凝土的抗剪強度。試驗裝置如圖2所示。

2、采用100*100mm截面的長方體試件,長度為400mm

3、每組4個試件。

4、上、下刀口錯位a應在0.06~0.1mm之間。

5、成型時的兩個側面與刀口接觸。

6、均勻連續加載,加載速度取0.06~0.10MPa/s,當試件臨近破壞時、變形速度加快時,應停止調整試驗機油門,直至試件破壞,記錄最大荷載,精確至0.01MPa

 

雙面剪切試驗圖              

         

                 

剪切破壞面示意圖                    

7、檢查試件破壞面,若不在預定面破壞,則試驗結果無效。剪切破壞面如3所示。

8、混凝土試件抗剪強度的計算公式。

   式中: fv——混凝土的抗剪強度(MPa);

                   F ——最大荷載(N);

                   b ——試件平均寬度(mm)

                   h ——試件的平均高度(mm)

  

 b(1,2,3,4)h(1,2,3,4)分別是4組預定破壞面的寬度和高度。

9、以4個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗剪強度。若4個測值中的最大值或最小值與中間兩測值的平均值之差大于中間值平均值的15%,則取兩中值的平均值作為該組試件的抗剪強度;如果二者與中值平均值均大于15%,則該組試件的試驗結果無效。

10、四個試件如有一個不在預定面破壞,取另外3個測值的算術平均值作為該組試件的抗剪強度值;該組中若有兩個試件不在預定破壞面破壞,則該組試驗結果無效。

四、抗折強度

1、試件采用150*150*600mm(或550)的小梁標準試件。

2、每組3個試件。

3、試驗裝置:帶有抗折試驗架的壓力試驗機。

4、試驗步驟:

(1)檢查試件的外觀,不得有明顯的缺陷,在跨中1/3的受拉區內,不得有直徑大于7mm,深度大于2mm的表面孔洞。

(2)試件成型時的側面作為承荷面,安放在支座上,安放尺寸及位置如圖4所示。試件放穩對中后開動試驗機,當壓頭與試件接近時,調整壓頭和支座,使接觸均衡。若壓頭及支座不能前后傾斜,各接觸不良處應予以墊平。

(3)對試件連續均勻加載,當試件的抗壓強度低于30Mpa時,加載速度取0.02~0.05Mpa/s,當試件的抗壓強度等于或高于30MPa時,取0.05~0.08MPa/s

(4) 3 個試件如有一個折斷面位于兩個集中荷載之外(以受拉區為準),則該試件的試驗結果無效。鋼纖維混凝土的抗折強度按另兩個試驗結果計算。如有兩個試件的折斷面均位于兩個集中荷載之外。則該組試件的試驗結果無效。

         

混凝土抗折強度試驗圖            

5、鋼纖維混凝土試件抗折強度的計算公式

                               

式中: fm——混凝土的抗折強度(MPa);                   

               Fmax——最大荷載(N);                                

                L ——支座間距(mm;                              

               b   ——試件截面寬度(mm);                         

               h   ——試件截面高寬(mm)                

五、彈性模量

1、本方法測定的鋼纖維混凝土抗折彈性模量是指試件最大彎曲應力為抗折強度50%時的加荷割線模量。

2、每組6個試件,其中3個測定抗折強度,用以確定抗折彈性模量試驗的加荷標準(可以省去,利用上實驗的數據);另3個測定抗折彈性模量。

3、試驗步驟:

1)按上實驗步驟測定鋼纖維混凝土的抗折強度。

2)和測抗折強度一樣將試件放好,緩緩加載至1KN,停機檢查試件與壓頭及支座的接觸情況,確保試件不扭動,然后安裝測量跨中撓度的儀器。

3)以150250N/S的速度從1kn加荷至抗折強度的50%的控制荷載,再以同樣的速度卸荷至1kn,如此反復加、卸荷三次,在此過程中檢查試驗機及儀表的工作狀況,如不正常,應予調整。

4)以同樣的速度進行第四次加荷,先加荷至3KN的初始荷載,停機持荷60s,記錄撓度值;然后加荷至控制荷載,停機持荷60s,記錄撓度值,求得由初始荷載至控制荷載的撓度增量。

5)以同樣的速度卸荷至1 kn,停機持荷60s后進行第五次加荷持荷,讀值并求得撓度增量。若前后兩次跨中撓度增量之差不大于0.5*10-3mm,則測值有效。否則應重復試驗,直至相鄰兩次加荷的撓度之差符合上要求為止。

6)當最后一次加荷完畢,檢查各測值無誤后,立即卸除測量變形的儀表,以同樣速度加荷至試件斷裂,記錄斷裂位置并計算抗折強度值。若斷裂面在三分點外側,則該試件的試驗結果無效;若有兩個試件的斷裂面在三分點外側,則該組試件的試驗結果無效。

4、抗折彈性模量的計算公式

                                 

 式中:E ——混凝土抗折彈性模量(MPa);                          

             Fcon    ——最大應力為50%抗折強度時的控制荷載(N);            

             Fi       ——初始荷載(N);                                       

           Wfcon、WFi——最后一次對應荷載  測得的跨中撓度(mm);   

              L ——支座間距(mm);                                    

              I  ——試件截面慣性矩(mm4);                               

5、以個試件計算結果的算術平均值作為該組試件的抗折彈性模量值。在3個測量抗折彈性模量的試件中,若有一個試件的抗折強度值,與用以確定控制荷載的抗折強度值之差超過后者的20%。則該試件測值無效,彈性模量按另兩個試件測值的算術平均值計算;若有兩個試件超過上述規定,該組試件的試驗結果無效。

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