不同强度等级混凝土尺寸效应试验研究

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发布时间：2021-09-06

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不同强度等级混凝土尺寸效应试验研究
惠弘毅。李宗利，杨华。吕从聪
(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨陵712100)
摘要：为了研究不同强度等级混凝土强度的尺寸效应，分别对C15、C20和C30等级混凝土，边长分别为100、150和150 ITII／I
的立方体试件进行了抗压和劈裂抗拉试验。建立了不同强度等级混凝土抗压与劈裂抗拉强度尺寸效应律的计算式，并通过试验
数据验证了其适用性。试验结果表明，混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均存在尺寸效应，随着强度等级增大尺寸效应
显著性逐渐增大；抗拉尺寸效应大于抗压尺寸效应。
关键词：混凝土；强度等级；立方体抗压强度；劈裂抗拉强度；尺寸效应
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)07—0031—04
Experimental study on impact of strength grade on size efect of concrete strength
XI Hongyi，LIZongli，YANG Hua,LO Congcong
(College of Water Resources and Architectural Engineering，Northwest Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China)
Abstract：In order to investigate the size efectof different strength grade concrete，a series of compression and tens~e splitting tests
were performed on 54 cubic specimens with three different strength grades of C15，C20 an d C30，and the specimen size length of 100，
150 and 200 mm．The size effect equation on the concrete was proposed based on the test result．The results show that the size effect ob·
viously exists in the cubic compressive an d tensile splitting strength of all three strength grades，and that the size effect is significantly
enhanced with the increase of the strength grade．Th e size effect of tensile splitting strength is much strong than that of compressives—
trength．
Key words：concrete；strength grade；cubic compressive strength；splitting tensile strength；size effect
0 引言
随着混凝土生产、施工技术的发展，使其应用越来越
广泛，混凝土构件的尺寸也越来越大。但是作为一种准脆
性材料，强度的尺寸效应是其固有的一种特性，其尺寸效
应主要表现在强度值会随着试件或构件尺寸的变化而变
化。由于存在尺寸效应，使得混凝土的测试强度不仅其自
身强度决定，同时也受试件或构件的几何尺寸的影响。因
此尺寸效应的研究对研究混凝土力学性能显得十分重要。
关于混凝土材料的尺寸效应产生原因，目前主要存在以下
三种理论：Bazant 认为混凝土的尺寸效应是由于结构达
到破坏荷载前，宏观裂纹或微裂纹的区域发生稳定增长引
起的，尤其是裂纹区发展而产生的应力重分布和储存在结
构中的能量释放引起的。而结构在破坏时释放的能量的比
例会随着其尺寸的增大而降低，所以只有名义强度随尺寸
的增大而降低才能达到能量平衡。Weibull理论认为，尺寸
效应主要是由于材料强度的随机分布造成的，而强度的随
机分布导致在尺寸越大的结构中，遇到低强度材料单元的
概率就越大。Carpinteri 等人将分形理论引入到了尺寸效
应的研究中，他认为在不同的观察尺度下，裂纹分形特征
上的差异是混凝土产生尺寸效应的主要原因。
Neville 通过300余块边长为70、125、150 mm三种
尺寸的立方体混凝土试块抗压试验，得出了小尺寸试件明
显具有较高的抗压强度的结论，说明了混凝土抗压强度具
有显著的尺寸效应。周红等人对强度等级为C40的混
凝土，制作了边长和直径为250、350、450、550 1TlIn的立方体
和圆柱体试件，通过33个试件的劈裂抗拉试验结果显示，混
凝土劈裂抗拉强度存在尺寸效应。苏捷等人对强度等级
为C20、C40、C60的混凝土，制作了100 mnl x 100 mln x
200 mill，150 mln x150 into×300 toni和200 mrll x200 mm x
400 mm的混凝土棱柱体试件，单轴抗压性能试验的结果
显示，混凝土单轴抗压强度具有明显的尺寸效应，且强度
等级越高，尺寸效应越明显。黄煜镔等人对高强及超高
强混凝土试件进行了系列试验，结果表明强度较高的混凝
土具有更明显的尺寸效应。我国现行混凝土试验规范 ¨中
仅给出了立方体边长为100、200 mill时的抗压强度折算系
数及边长为100 mm时劈裂抗拉强度的折算系数，但并未
分别对各强度等级混凝土抗压和劈裂抗拉强度的尺寸效
应分别做出详细规定。
目前国内外研究者对于混凝土尺寸效应的试验研究