长 ( mm ) 测点 1 测点 2 150115 1501 30 149190 1501 15 149170 1491 95
宽 (mm ) 测点 1 测点 2 1501 50 1501 15 1511 20 1521 45 1511 30 1491 70
高 ( mm ) 测点 1 测点 2 3001 35 3001 25 2991 90 3001 25 3001 50 2991 30
( 6) 分别作各测点 的应力应 变曲线, 若应 力和应 变的 关系接近于 直 线 (不 考 虑刚 开 始的 2 级 ~ 4 级 荷载 数 据, 以剔除压力试验机不平衡和试件 自身质量缺陷等影响 ), 不 论 ( 4) 条中 / 变形 值之差 与他 们的平 均 值之 比 0 是 否大 于 20% , 试验有效, 反之, 试验无效。 31 2 试验结果计 算及确定
备注: 试件测点 1 与测点 2位置为对应面的中线。
从表 中可 以看出 试件 1的尺 寸符 合规 范要求; 试件 2 的承压高 度差 为 01 35 mm, 大于 0115 mm, 不 符合 规 范要 求; 试件 3的承压高度 差为 11 2 mm, 远大 于 01 15 mm, 不 符合规范要求。
41 3 试验数据分析 ( 1) 作三个试件的 应力 应变曲 线分 别如 图 2 ~ 图 4所
示。 ( 2) 由图 2可看 出, 试 件 一的 应 力应 变 成 线性 数 据起 点对 应的 荷载 为 40kN, 通过计算得 E c = 341 73 M P a; 由图 3可看 出, 试件二的应变差 较大, 但剔 除前 面两 组数 据, 应 力应 变成 线性 关系, 试 验有 效, 弹性模量计算的数据起点对 应的荷 载为 40kN, 通 过计算
应变读数为 E1 。 混凝土弹性模量 值计算公式:
Ec =
F A
@n Ea - E1
式 中: Ec 为混凝土弹性模量 (M P a); F 为分级加载的荷载值
( N ); A 为试件承压面积 ( mm2 ); n为 有效试验 数据的 荷载级
数; Ea 为最 后一级荷载对应的应变 ( LE); E1 为数据 起点对应
=摘 要 >: 弹 性模量 是混凝 土的重要 力学性 能之 一,
它反映了混凝土 所受 应力与 其应 变之间 的关 系, 是计 算混
凝土结构 变形 、裂缝 开 展和 温度 应 力所 必需 的 参数 之 一。
本文根据大量的 混凝 土弹性 模量 试验结 果, 对 比国家 规范
测试混凝土弹性 模量 要求, 分 析其测 试弹 性模 量方法 的局
限性, 提出了一 种很 实用的 弹性 模量 测定 方法 ) )) 数 据分
析法。
=关键词 >: 混 凝土; 弹 性模量; 数据分析法
=中图分类号 >: TU 37
=文献标识码 >: B
1 规范方法简述
11 1 对试件和 试验设备的要求 文献 [ 2] 规定试件 尺寸为 150 mm @ 150 mm @ 300 mm 的
将各测 点在 每 一 级 荷载 作 用 下 的 应 变 差 值计 算 出 来
p 混凝土技术
5四川建材 62008年第 1期
( 下一级荷载作用下 的应 变减 上 一级 荷载 作 用下 的应 变 ),
若应变差值从某 一级 荷载时 开始 基本保 持不 变时, 则 上一 级荷载即为弹性 模量 计算的 数据 起点, 设 这级 荷载对 应的
标准棱柱体, 承压面 的平面 公差度 不大于 010 005 d ( d为 边长 ) , 各边长尺寸公差 不大 于 1 mm, 压 力试 验机符 合一
般技术要求, 且其测量精度不 低于 ? 1% 。
11 2 试验步骤 ( 1) 取 3个试件测定混凝土的轴心抗 压强度 fcp , 剩余
3个试件测定混凝土的弹性模量。
( 上接第 1页 ) 硬石膏、工业副产品 石膏等, 对水泥与减 水剂的影响 较大。同 时, 石膏 的掺量 也影 响水泥 与外 加剂 的适应性, 掺量少 水泥易 发生 / 快 凝 0 成为 废品, 与 外加 剂的适应性差, 掺量多 , 水泥中 SO 3 过高, 影响水泥强度, 引 起安定性不良, 影响水 泥与外 加剂 的适应 性, 为 避免水 泥与 外加剂的水相容, 在水 化过程 中, 石膏 的掺 入量 要足以 满足 C3A 能够在石膏、石灰的饱和溶解中生成钙钒石 , 适量 的 SO 3 含量应根据水泥中 C3A 碱含量和比表面积来确定。
( 4) 加荷至基准应力为 015M P a的 初始荷 载值 F0 , 保 持恒载 60s并在以后的 30 s内记录每一测点的变形读 数 E0 。 应立即连续均匀地加荷 至应力为 1 /3轴心 抗压强 度 fcp 的荷 载值 Fa , 保持恒载 60s并在 以后的 30s内记录 每一测 点的 变形读数 Ea , 然后连续均匀地 卸荷至零。当 以上这 些变形 值之差与他们的平 均值之 比大于 20% 时, 应重 新对中 试件 后重复试验。如果无 法使其 减少到 低于 20% 时, 也准 备进 行下一步试验, 试验是否有效, 以下一步 试验数据来判断。
5 结论
笔者对国家 规范测 试弹 性模量 方法 进行 对比, 分 析其 测试弹性模 量方法 的局 限性, 根 据试验 数据 分析, 可 以得
到以下结论: ( 1) 采用数据分析法 测试弹 性模量 可以明 显提高 试验
的有效性。 ( 2) 数据分析法采 用弹性模 量的本 质定 义: 应力 和应
变成线性关系来控制试 验的有效性, 更具有合理性。 ( 3) 数据分析法通过 对混凝 土弹性 模量计 算的数 据起
得 Ec = 34125MP a; 由图 4可看出, 试件三部 分受压、部分受 拉, 应变差非常大, 应力应变不成 线性关系, 试验无效。
图 2 试件 1各测点应力应变关系曲线
图 1 混凝土弹性模量测试试验
试验测得混凝土轴心抗压 强度 fcp 为 34139M Pa, 计算得 Fa 大小为 257 925N, 结合压力试 验机的读 数刻度, 本试验 分 13级施加荷 载, 取 F = 20 000N。三个试件在初始荷载值 F = 12 000 N 作用下应变大小 E0 和荷载值 Fa = 260 000 N作 用下应变大小 Ea 的及变形差 如表 2所示。显 然只有 试件一 小于 20% 。
( 2) 精确对中, 调整使其接触面均匀。
( 3) 加荷至 F0, 保持恒载 60 s并在以后的 30 s内记录 每一测点 的变 形 读数 E0 。应 立 即连 续 均匀 地 加 荷至 Fa , 保持 恒载 60s并在 以后 的 30s内 记录 每一测 点的 变形 读数
Ea 。当以上这些变形值之差与他 们的平均 值之比 大于 20% 时, 应重新对中 试件 后重复 试验。如 果无 法使其 减少 到低
点的确定, 可以 剔除 由于压 力试 验机、试 件自身 质量 缺陷 以及变形测量仪器安装 等所产生的不合理数据。
( 4) 数据分析法通 过分级施 加荷载, 记录 每一级 荷载 的试验数据, 对试验结果的准确 性更有把握。 [ ID: 3810]
参 考文 献
[ 1 ] 梁兴文, 混凝土结构设计原理 [ M ] 1 科学出版社, 20031 [ 2 ] 中华人民共和国国家标准, 普通混凝土力学性能试验方法标准
图 3 试件 2各测点应力应变关系曲线
图 4 试件 3各测点应力应变关系曲线
3
5四川建材 62008年第 1期
混凝土技术 p
41 4 数据分析法准确性检验
( 1) 在不破坏试件结构的前提下, 对试件 二表面 进行打 磨处理, 使其 高度差 减小到 0110 mm, 然后 根据 规范方 法要
求, 取 F0 = 12 000N, F a = 260 000N, 对试件一、试件二的弹 性模量进行测试, 测得数据如表 6所示。
于 20% , 则此次试验无效。
( 4) 在确认试件符合条件后, 至少进行两次反复 预压, 在最后一次 预压完成后, 加载到 F0 持荷 60 s并在以后的 30s 内记录每一测点的变 形读数 E0 ; 再用同样的 加荷速 度加载 至 Fa , 持荷 60s并在以后的 30s内记录 每一测 点的变 形读 数 Ea 。 11 3 试验结果 计算及确定
混凝土弹性模量 值计算公式:
Ec
=
Fa - F 0 A
@
L $n
( 1)
式中: E c 为混凝土弹性模量 ( M P a); Fa 为 1 /3轴心 抗压强
度时的荷载 ( N ); F0 为 01 5M Pa 时的初 始荷载 ( N ); A 为
试件承压面积 ( mm2 ); L 为 测量 标距 ( mm ); $n 为最 后一
的应变 ( LE) ;
4 数据分析法实例及准确性检验
41 1 试验准备
取 3 个 试 件 测得 混 凝 土 的轴 心 抗 压 强度 fcp 为 34139 M Pa, 剩余 3个 试件 测定 混凝 土的 弹性 模量。 量取 试 件尺
寸, 具体数据见表 1: 表 1 试件尺寸
项目 试件
试件 1 试件 2 试件 3
( 5) 连续均匀地加荷至应力为 1 /3轴心抗 压强度 fcp 大 小的荷载值 Fa , 至少进行两次反复预 压, 在最后一 次预压 完成后, 以 1 /12 Fa ~ 1 /20 Fa 大小的荷载值 F进行 分级加 载 ( F的取值应同 时结 合压 力试验 机的 读数刻 度并 取整 ), 在每级荷载加完后, 持荷 5s并记录每 一测点 的变形 读数或 应变 Ei , 直至最后一级荷载。
表 6 规范方法测试弹性模量数据
项目 试件
试件一 试件二
E0 ( LE) 测点 1 测点 2
12
17
14
17
Ea ( LE) 测点 1 测点 2
320