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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高性能混凝土的弹性模量与泊松比J.doc.精品文档.本文档下载自文库下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：高性能混凝土的弹性模量与泊松比第28卷第1期北方交通大学学报Vol.28No.1文章编号:100021506(2004)0120005203高性能混凝土的弹性模量与泊松比王元丰,梁亚平(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:分析了一些国内外相关资料,对目前国内外研究人员通过试验得出的高性能混凝土弹性模量计算公式和柏松比的试验结果进行了对比与总结,得到可以用高强混凝土弹性模量计算公式计算普通集料高强混凝土
2、弹性模量,以及高流动混凝土的弹性模量比普通混凝土的弹性模量低、高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比相差不多等一些有价值的结论.关键词:建筑材料;高性能混凝土;弹性模量;泊松比中图分类号:TU398.9文献标识码:AStudyonModulusofEofHighYf,LIANGYa2ping(of,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:ThepapercomparesandanalyzessomeformulaeforcalculatingthemodulusofelasticityandPoissonratioofHP
3、C,whicharederivedfromexperiments.Someusefulcommentsandsug2gestionaregaven,forinstance,themodulusofelasticityofhighstrengthconcrete(HSC)withcommonaggregatecanbecalculatedbytheformulaforthemodulusofelasticityofHSC,themodulusofelasticityofself-compactingHSCislowerthanthatofcommonconcrete,andthepos2sion
4、ratioofhighperformanceconcreteisclosedtocommonconcretespossionratio.Keywords:bui由于在技术和经济上的优势,高性能混凝土在实际工程中的应用愈来愈广泛.在混凝土结构工程的内力分析及构件变形、抗裂性等计算中,混凝土的弹性模量和柏松比是不可缺少的依据,因此研究高性能混凝土的弹性模量和泊松比有重要的实际意义.在弹性材料中应力与应变是线性关系,因而存在一个不变的材料常数,即弹性模量.而混凝土不是真实的弹性材料,而是兼有弹、黏、塑三性,只是在很小的应力范围内(关系的材料模量是一个变数,称为变形模量.但是高性能混凝土的应力应变曲线
5、直到破坏几乎一直为线性,因而对高性能混凝土可以一个确定的常数作为弹性模量.和普通混凝土一样,高性能混凝土的弹性模量也和砂浆及集料的弹性模量、集料用量有关.混凝土的泊松比是混凝土结构设计与分析中的一个重要材料参数,即1=lat/ax其中,lat为徐变试验中试件水平方向应变;ax为试件的轴向变形.本文作者对目前国内外研究人员通过试验得出收稿日期:2003204215基金项目:教育部科技研究重点资助项目(03040);高校博士点基金资助项目(20030004002),男,黑龙江嫩江人,教授,博士.email:cyfwang作者简介:王元丰(1965北方交通大学学报第28卷的高性能混凝土弹性模量计算公
6、式和柏松比的试验结果进行了对比与总结.1弹性模量高性能混凝土有很低的水胶比和较多的矿物细掺料,弹性模量高的未水化熟料颗粒含量大,因此砂浆的空隙率很低,弹性模量较高.尽管粗集料用量较低,但综合的结果与同强度的普通混凝土的弹性模量相当.对于使用普通集料的高强度高性能混凝土来说(1)英国采用与混凝土容重(表观密度)及与标准圆柱体强度有关的经验公式计算混凝土的弹性模量2/)Ec=9(fc式中,、fc.(2)(AASHTO)规范和ACI3183Ec=010439(w)115计算公式中,式(3)在混凝土强度不超过60MPa时所得弹性模量值最小,但在强度超过60MPa后,式(3)计算所得弹性模量值则介于式(
7、5)和式(4)之间.用式(4)所得弹性模量值总是最大的.这说明各国弹性模量的计算公式差别较大图1不同弹性模量计算公式的比较Fig.1Comparisonofdifferentelasticitymodulusformulaefc(2)(3)或Ec=4700fc式中,w为混凝土密度;fc为混凝土在第28d时的抗压强度.(3)前苏联和中国的规范也都给出了混凝土弹性模量的计算公式45(4)前苏联Ec=117 fcu文献2认为高性能混凝土弹性模量与单纯高强度混凝土的弹性模量相当,而不振捣的高流动混凝土弹性模量比普通混凝土的弹性模量稍低.从图1可以看出式(6)和式(7)计算出的弹性模量明显小于式(3)、
8、式(4)、式(5)的计算值.文献3根据实验给出了3种混凝土的弹性模量计算公式,同时明确指出,目前还没有公式可以准确计算高性能混凝土的弹性模量,如果要得到某种高性能混凝土较为精确的弹性模量值,最好的方法就是实验测定.如果要求精度不高时,也可用经验公式计算.:/Ec=ac b(8)中国Ec=5212 fcu(5)式中,fcu为混凝土极限抗压强度.(4)中国学者成厚昌和美国学者SaidIravani根据实验分别提出了针对不振捣的高流动高性能混凝土的弹性模量计算公式5.成厚昌Ec=1448fc 17753fc(6)对于混凝土a=5140,b=3189;对于混凝土a=5231,b=0;对于混凝土a=38
9、07,b=12335.高性能混凝土、的配合比及有关性能参数见表1.式(8)是根据这3种混凝土的试验回归得到的,应该认为是试验值.从表2可以看出,针对这3种高性能混凝土,考虑混凝土密度的2个公式中式(2)更接近实验值,式(1)差别则较大.而在只把弹性模量作为强度的函数公式中,式(3)和式(4)则更精确些.式中,60MPa(7)式中,55MPa本文作者对式(3)式(7)进行了比较,结果见图1.从对比中可以看出在3个普通混凝土弹性模量第1期王元丰等:高性能混凝土的弹性模量与泊松比表1高性能混凝土拌和物配合比及性能Tab.1Aggregateratiosandpropertiesofdifferent
10、HSC3.试件在相对湿度100%的环境中养护3个星期,然后转移到相对湿度50%的环境中养护至龄期56d.表3混凝土配合比Tab.3Aggregateratioofconcrete使用材料水泥/粉煤灰/(kg?m-3)硅粉/(kg?m-3)细骨料/(kg?m-3)粗骨料/(kg?m-3)水/(kg?m-3)减水剂/(mL?kg-1)高效减水剂/(mL?kg-1)水灰比/(kg?m-3)fcm/MPa4454044451191904530-588554831110311358311421511510.840.840.846.327.213.790.240.250.30240924162339818
11、562使用材料ABCD试件分组表23种混凝土的弹性模量Tab.2Calculationresultsofelasticitymodulusof3HSCMPa水灰比水/(kg?m-3)水泥/(kg?m-3)硅粉/(kg?m-3)粗骨料/(kg?m-3)细骨料/(kg?m-3)灰酸脂超塑化剂/(L?m-3)0.3900.2430.2350.209149382-11007407.5132130125543508545-455311001100110063163559218.214.818.3公式81234567497349523938425308653056248227079091396303110
12、3311160175173818344543370372951727419文献50通过实验文献7得出如下结论:高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比比较接近,初始泊松比基本保持在0.170.23之间.当混凝土应力016时,泊松比c与最大应力max之比:即c/max基本保持不变或略有增长;当0160.9时,泊松比急剧增加,横向应变达到极限拉伸状态,混凝土破坏.虽然目前高性能混凝土泊松比的实验还不多,无法得出一个明确的泊松比计算公式.但是从已做试验中还是可以看出,在正常使用状态下,高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比相差不多(普通混凝土的泊松比为0.18左右),范围应在01140123之间.
13、2泊松比B.Persson通过实验研究了高性能混凝土的泊松比6,试验所采用的圆柱形试件尺寸为直径55mm,长度300mm,共做了44个实验,一半为加载试验,另一半为加载66h后的卸载试验.根据实验B.Persson得出如下结论:(1)该项研究所得到的高性能混凝土的平均泊松比为=01140102;(2)含花岗岩骨料的混凝土,其泊松比为=01180102;(3)具有良好工作度的掺石英岩混凝土的泊松3结论(1)使用普通集料高强度高性能混凝土,其弹性比为=01120102;(4)泊松比依赖于混凝土的工作度,工作度好的混凝土(坍落度超过150mm)泊松比低;(5)早期混凝土泊松比较低.中国学者成厚昌5为
14、测定高性能混凝土的泊松比做了4组试验,每组5个试件,其配合比见表模量和单纯高强度混凝土的弹性模量相当,因此可用高强混凝土弹性模量计算(2)不振捣的高流动混凝土(自密实混凝土)因其粗集料用量明显地少于其它高性能混凝土,所以高流动混凝土的弹性模量一般比普通混凝土的弹性(下转第16页)模量低.北方交通大学学报第27卷TheSixthConferenceofEarthquakeEngineeringC.Ni2anjing,2002.86-90.(inChinese)7大畸顺彦.地震动的谱分析入门M.北京:地震出版3BabakAlavi,HelmutKrawinkler.ConsiderationofN
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