约束膨胀混凝土的力学性能分析

　　胀剂，制成钢管膨胀混凝土，用膨胀混凝土代替普通混凝土，使核心混凝土在受荷之前就产生紧箍力，用以补偿普通钢管混凝土紧箍力出现太迟的缺陷，从而改善组合材料的工作性能。

　　1实验方案空白混凝土中加人不同掺量的UEA及FDN高效减水剂制成膨胀混凝土。加减水剂的目的是弥补由于膨胀剂的加人所引起的混凝土拌合物坍落度损失，同时提高膨胀混凝土强度。

　　将空白混凝土及膨胀混凝土分别注人特制钢管试模中，标准养护28d后拆模。测试拆模后混凝土芯柱的宏观力学性能及显微结构。特制钢管试模是根据课题需要自行设计制作的。采用c）>108>< 4.5无缝钢管，钢管内径与高之比为将空白混凝土及膨胀混凝土注人无缝钢管，形成钢管混凝土组合结构，标准养护28d后测定组合结构宏观力学性能。

　　有关力学性能的试验方案及混凝土配合比详见表1和表2.表1力学性能实验方案试验目的编号混凝土配制特点A空白基准混凝土C30确定基准混凝土强度等级；约束作用下空白混凝土芯柱力学性能；空白混凝土组合结构力学性能约束作用下掺减水剂混凝土芯柱及组合结构力学性能，并与Ao作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与A作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与An、A，A2作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与A3、Afi、A7作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与A4、A、A7作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与A4、A5、A7作对比约束作用下膨胀混凝土芯柱及其组合结构力学性能，并与A、A3、作对比注：养护龄期为标准养护28d表2混凝土配合比设计编号单位体积混凝土原材料用量/（kg配合比参数注：（=（：+1；￡人，15/为砂率，兄为坍落度，/邙为水灰胶比2试件力学性能分析2.1说明编号Aa~A7每组混凝土分别成型两组（6个）拆模混凝土芯柱、一组（2个）钢管混凝土组合结构试件，其中空白混凝土A.，附加一组（3块）100irnnx100mmx100mm立方体混凝土试块，以确定空白混凝土强度等级。

　　本实验中篼径比为3：1的圆柱体混凝土芯柱试件，其轴心抗压强度必小于同种混凝土的立方体抗压强度，它们之间有一种换算关系。GB81-85普通混凝土力学性能试验方法规定：以15mmx150mmx300mm棱柱体（宽高比为2：1）测得的轴心抗压强度与立方体抗压强度之比约为0. 70.8.GB10-.39混凝土结构设计规范规定的标准棱柱体（尺寸为：15mmx 45mm），其抗压强度与立方体抗压强度比值在普通混凝土中为0.76.推荐为：普通混凝土立方体与圆柱体（高径比为3：1）强度间换算系数一般采用0.8~0.83.本实验以空白混凝土为验证，认为取0. 77较适宜。

　　混凝土芯柱弹性模量测试方法依照GB81 -85普通混。凝土力学性能试验方法进行。

　　2.2钢管约束下形成的膨胀混凝土芯柱力学性能研究A~A7组混凝土每组成型6个混凝土芯柱，其中3个用以测定其抗压强度，3个用于测定弹性模量，试验结果列于表3.表3混凝土芯柱抗压强度与弹性模置编号混凝土芯柱轴心换算为立方体抗压强度/MPa（换算系数为。77）弹性模量，。/x：分子为各组混凝土芯柱实测值；分母为各组芯柱实测值与A组空白混凝土芯柱实测值之比的百分数从表3可以看出，加减水剂或膨胀剂的核心混凝土，轴心抗压强度均比空白混凝土有所提高。

　　掺人减水剂，降低水灰比，强度提高是很自然的，立方体抗压强度也具有这样的规律。而对于掺膨胀剂的混凝土，指出，若其未受约束（即普通膨胀混凝土），膨胀量达一定值（即膨胀剂掺量超过一定量）时，其强度及弹性模量均要相对降低，其原因是未受约束的膨胀混凝土内部产生较大孔隙。当混凝土膨胀受到约束，情况就大不相同，从本实验可明显看出：掺人20膨胀剂的A2混凝土，其芯柱轴心抗压强度比空白芯柱A.的提高16，而掺人1. 0高效减水剂的芯柱人1轴心抗压强度比空白芯柱提高14.可见，膨胀受到全约束对混凝土强度的提高甚至优于掺减水剂混凝土。

　　0减水剂的A3组混凝土，其芯柱轴心抗压强度是A.芯柱的127，比A2增加11，说明减水剂发挥了作用，降低了水灰比。

　　A4~A7组混凝土芯柱强度均比A.组有明显提篼，这既有减水剂作用，也有膨胀受约束而产生的增强效果。A5组与A3组相比，两组混凝土中FDN掺量相同，但UEA掺量不等（A3>A5），A3组强度高于A5组。

　　这些比较结果均证明膨胀受约束产生可观的增强效应。拆模之后的混凝土芯柱，钢管对其产生的约束已经消除，其强度的提篼不会归因于钢管的“紧箍效应”，那么不难推测，应该归功于混凝土在凝结硬化过程中，钢管试模的约束作用改变了核心混凝土内部结构，即不同芯柱强度的不同是由于它们自身在结构的差异所致。

　　从表3还可以看出，掺UEA的膨胀混凝土（A2~A7组）芯柱，其弹性模量昃均明显高于空白混凝土（A.组）芯柱，大增加率达28以上（如、组）。惨入FDN的A1组混凝土芯柱，其弹性模量较A.组亦有提高，但增幅较小（<10）。A，组、A2组混凝土芯柱轴心抗压强度相差不大，但与A.组相比，A2组弹性模量增幅（23）远大于可见，掺人FDN与掺人UEA（受约束）均可提高混凝土强度，但未必都可提高弹性模量。掺膨胀剂UEA对模量的提高要显著大于掺高效减水剂FDN对模量的提高。从A4、A5、组芯柱的比较亦可看出，它们由于掺入的FDN量不同，芯柱强度有较明显差异，但弹性模量差别较小。这些结论提醒我们，提高混凝土强度与提高其弹性模量的途径有所不同。

　　2.3钢管膨胀混凝土力学性能A.~A7组混凝土每组成型2个钢管混凝土组合结构试件，采用一次连续均匀加载测得其轴心抗压强度及弹性模量（见表4）。

　　表4钢管混凝土力学性能编号混凝土芯柱轴心组合结构轴心抗压强度/，/MPa芯柱弹性模量Ex组合结构弹性模量E./x注：1.分子为各组混凝土试件实测值；分母为各组混凝土试件实测值与A.试件实测值之比；2.为的弹性模量值1.钢管膨胀混凝土组合结构试件轴心抗压强度从表4可看出，A2~A7组钢管混凝土轴心抗压强度比A.组钢管混凝土轴心抗压强度有明显提高。只掺减水剂的A2组钢管混凝土组合结构较A.组强度提高相对较少。这是由于膨胀混凝土的膨胀作用使其在受荷之前便处于钢管的三向约束状态，而不象钢管普通混凝土那样，在加荷早期钢管与核心混凝土有逐渐脱离的倾向，只有加载后期才产生较大“紧箍力”。所以，核心膨胀混凝土更能充分发挥钢管的紧箍效应，从而提高组合结构承载力。膨胀混凝土在钢管约束下自身强度显著提高，组合结构整体承载力也随之提高。

　　2.钢管膨胀混凝土组合结构试件弹性模量钢管混凝土构件大都具有较大的长细比，因此其破坏主要由稳定来控制。于是，钢管混凝土弹性模量的提高显得尤其重要，提高弹性模量就能相应提高钢管混凝土的稳定承载力。