掺粉煤灰混凝土断裂性能的试验研究

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发布时间：2021-09-07

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掺粉煤灰混凝土断裂性能的试验研究
蒋梅玲，袁静，徐雅娟，王荣富
{1．浙江大学建筑工程学院。杭州310058； 2．杭州市建筑设计研究院有限公司．杭州
3．浙江省交通规划设计研究院，杭州3100O6； 4．杭州市河道整治建设指挥部。杭州
310001；
310009)
【摘要】通过三点弯曲梁试验，运用双断裂模型研究了混凝土在不同龄期(1d、3d、7d、28d)下的断裂性
能。为了体现粉煤灰对混凝土的影响，本文选用了两种配合比的混凝土进行了比较研究。对实验结果的分析表
明：随着龄期的增加，粉煤灰混凝土的拉压比增长快于普通混凝土；同一龄期下，粉煤灰混凝土的双断裂参数都
有所减少，但不显著，说明掺量为30％的粉煤灰对混凝土的断裂韧性影响较小。
【关键词】混凝土；双K断裂模型；粉煤灰
【中图分类号】TU528．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2010)06—0013—02
粉煤灰具有填充骨料空隙、对水泥颗粒起物理分散作
用、延缓水泥水化、防止水化过热以及加强薄弱的过渡区等
诸多优点，故作为矿物掺合料而取代部分水泥。这样既改
善了混凝土的性能，又充分利用了工业废料。因此，近年来
添加粉煤灰的混凝土在工程中得到越来越广泛的应用。
1 试验设计
(1) 试验材料：水泥：P·0 52．5普通硅酸盐水泥；粗
骨料：碎石，连续级配在5—20mm最大直径为20mm；细骨
料：天然砂，细度模数为2．64，含水率为1．2％；水：普通自来
水；矿物掺合料：I级粉煤灰，细度为400／／／／kg。
(2) 试验配合比：本试验采用2种配合比，编号⋯I’表
示普通混凝土，⋯2’表示以粉煤灰等量取代30％水泥的混凝
土，其详细配合比如下表1。
表1 混凝土配合比 kg·nl
(3) 试件的制备及仪器。采用标准的三点弯曲梁，试
件跨高比S／h：4，试件尺寸(S×b×h)为400mm×100mm
×100ram，初始缝高比采用0．3。在混凝土成型时通过插入
厚度为0．7ram的白铁片来预制裂缝，在混凝土初凝前取出
铁片。本试验采用万能液压试验机，加载速度为15 N／s。
2 开裂模型
2．1 双K断裂模型
徐世娘，赵国番在大量实验研究基础上提出判断混
凝土开裂的双断裂准则，其基本思想是：当K。< 时，无
裂缝扩展；当Kl= 时，裂缝开始稳定扩展；当 ≤Ki<
时，裂缝稳定扩展；当K1= 时，裂缝开始失稳。当K。
> 时，裂缝失稳断裂。其中，为应力强度因子，为起
裂韧度，为失稳韧度。和称为双K断裂参数。
确定双断裂参数的实验方法，目前较常用的有三点弯
曲断裂实验和楔入拉伸试验，本文选用简单实用的三点弯
曲断裂实验确定双参数。
图1 标准三点弯曲粱
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2．2 临界有效裂缝长度可由下式确定 ’】
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式中，P一为极限荷载，b,h分别为试件的宽度和高度，
E为初始弹性模量，CMOD 为临界裂缝张开1：1位移。
2．3 断裂扩展区应力场的计算