冻融循环后湿筛混凝土强度试验与破坏准则研究

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发布时间：2021-09-10

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冻融循环后湿筛混凝土强度试验与破坏准则研究
徐秀娟，宋玉普2，孙久艳，杜曰武，苏德利
(1．大连海洋大学职业技术学院，辽宁大连116300； 2．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽
宁大连l16024)
摘要：采用快速冻融法，对湿筛混凝土试件进行了冻融循环。利用大型动三轴试验机，对冻融循环后的湿筛混
凝土试件进行单轴压和4种应力比的双轴压试验，观察试件的破坏形态和表面裂缝分布情况，测得双轴主压
方向的极限强度，剖析了冻融循环次数和应力比对极限强度的影响规律。试验结果表明：随冻融循环次数的
增加，湿筛混凝土的双轴压极限强度呈非线性降低；在冻融循环次数相同的情况下，双轴压极限强度相对于其
单轴强度均有所提高，而提高幅度取决于应力比。提出了带有冻融循环次数和应力比参数的修正湿筛混凝土
破坏准则公式，可为寒冷地区的海洋工程、水工结构强度分析和寿命预测提供理论依据。
关键词：湿筛混凝土；冻融循环；应力比；双轴压强度；破坏准则
中图法分类号：TV544 文献标志码：A
北方寒冷地区的大多数水工结构处于复杂应力状
态，冻融循环对水工混凝土的力学性能会产生不利影
响，所以对这些结构进行冻融循环后的复杂应力状态
下的力学性能分析十分必要。然而，由于水工混凝土
采用的是全级配混凝土，对其进行冻融循环试验和多
轴力学试验只能通过湿筛混凝土进行。而国内外对冻
融循环后混凝土多轴强度的研究，大多是针对普通混
凝土、引气混凝土、轻骨料混凝土展开的¨ 。对冻融
循环后湿筛混凝土在复杂应力下的力学性能试验研
究，未见报道。这种情况，限制了人们对寒冷地区处于
复杂应力下水工混凝土结构力学性能的了解。因此，
本文按照现行的《水工混凝土试验规程》(DL／T5150—
2001)中的“快冻法”，对湿筛混凝土试件进行双轴压
荷载下的试验研究，测试两个方向的强度及变形，分析
应力比对强度的影响，建立冻融循环后湿筛混凝土的
双轴压破坏准则，为分析冻融循环后的水工结构在复
杂应力下的强度和变形，提供理论和应用指导。
1 试验设计
1．1 原材料与混凝土配合比
试验中，水泥采用大连小野田水泥有限公司生产
的P·II42．5R(28 d的标准抗压强度为42．5 MPa)普
通硅酸盐水泥；粉煤灰为吉林双辽市的一级粉煤灰；细
骨料为中砂，细度模数大于2．6，含泥量不大于2％，在
配置混凝土前对细骨料进行筛选，除去其中较大颗粒
的杂质；粗骨料为粒径5～80 mm石灰石，要求其表面
粗糙、有棱角，能产生良好的机械咬合力，与水泥浆形
成较强粘结力；砂及石子的含水率在每次试件制作前
进行测量；引气剂选用大连西卡建筑材料有限公司生
产的Sika⑧ AER表面活性剂；减水剂选用大连建筑
科学研究院研制的DK一6混凝土高效减水剂。水工
全级配混凝土的水灰比为0．45，表1为每立方米全级
配混凝土的配合比。
1．2 试件及快速冻融方法
试件制作的步骤如下：先将自落式搅拌机冲洗干
净，再将称好的石子、砂子、水泥和粉煤灰放人搅拌机
中搅拌1 min，随后将融于水的引气剂和减水剂分别加
入，边加入边搅拌，3 min后将拌制好的混凝土倒人孔
径为30 mm的钢筛内进行湿筛，筛除粒径大于30 mm
的骨料，再用人工将筛下的混凝土拌合物翻拌均匀置
人标准组合钢模中，在1 m×1 m的振动台(振动频率
为2 860次／min，振幅0．3～0．6 mm)上振捣成型。