混凝土芯样抗压强度尺寸效应研究
刘红义 ，张劲泉 ，程寿山，和海芳
(交通运输部 公路科学研究 院，北京 100088)
摘 要 ： 鉴于桥梁垮塌事故现场混凝土材料破碎 的特点 ，混凝 土取 芯鉴别 面临着 尺寸效应 的问题 ，通过对混凝 土芯样 尺寸效应 的研究 ，
总结分析 了国内外针对非标准芯样抗压强度 的换算 系数 ，并根 据破碎特 点设计 了针对性试验 ，混凝 土非标准 芯样抗压强度试 验主要 考虑
+100、+67、 49、 32等 4种直径 范围和 1．5、1．2、1．0、0．8、0．5等 5种高径 比范 围，数据 回归分析得到尺寸效应统计公 式 ，并与相关规范做
了比较 ，试验结果对事故鉴别和工程实践具有借鉴意义 。
关键词： 桥梁垮塌；混凝土抗压强度；芯样；尺寸效应；直径；高径比
中图分类号 ： TU528．01 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2012)02—0036—03
Study on com pressive strength of concrete core sam ples
LIU Hong-yi，ZHAN G Jin—quan，CHENG Shou—shah，HEHal—fang
(ResearchinstituteofHighway，MinistryofTransport，Beijing100088，China)
Abstract： The problem of size effect is confronted in indentifying concrete quality by drilling cores in the scene of bfidge collapse in view of
the character ofcrushed concre~．Conversion factors ofthe compressive strength ofconcrete non-standard cores ale an alysed an d summarized on
study of size effect of concrete cores，an d the specific test is designed accordin g to concrete breaking features．Compressive tests of concrete
non—standard COre samplesmainly considerthe diameter range of：100，67，49，32／rim andth eheiIght—to-diameter ratio range of1．5，1．2，1．O，O．8，
O．5．Size effect statistical formula is obtained by data regression analysis．and compared with the relevant specifications．The test results have
reference m eaning for accident identification and engineering practice．
Key w ords： bridge collapse；concrete compressive strength；core sam ples；size effect；diam eter；ratio ofheight-to—diam ete
0 引言
近几年 ，我国发生了不少桥梁事故，给人民的生命财产带
来了巨大损失，也影响了社会稳定。事故现场材料取样和检验工
作是做好桥梁事故调查的重要技术保证 ，其数据的真实性和代
表性直接影响对事故结果判定的客观性 和准确性 。桥梁垮塌事
故现场材料往往是凌乱破碎的，取样鉴别面临着对小尺寸构件
取样的问题，这就涉及到能否取得标准试件以及如何对非标准
试件鉴别的问题。本研究针对 中小跨径圬工拱桥垮塌事故现场
混凝 土材料破碎小块状 的特 点 ，展开对混凝土芯样尺寸效应 的
研究 。
1 混凝土尺寸效应产生的原 因[1-3]
混凝 土是一种 多相非均匀 的混合材料 ，解 释其尺寸效应 的
原因也较 多 ：Weibull认 为材 料强度 的随机分布是 尺寸效 应 的
主要原因；Neville分析了混凝土各组分对强度的影响，得出围墙
效应是引起混凝土尺寸效应的主要原因，认为如果混凝土骨料
的最大尺寸与模板的尺寸相差较大时，混凝土的密实性和大骨
料分布的均匀性都会受到影响，由此产生了尺寸效应；Sabnis等
认为混凝土强度尺寸效应的原因是：试件尺寸不同引起凝固速
度、干燥程度不同，试模尺寸不同引起浇筑材料质量不同，体积
收稿 日期 ：2011_08-J04
基金项 目：西部交通建设科技项 目(2008．318 223．43)
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效应引起的强度统计偏差 ，加载速率和方法的差异 ；Mazara等认
为尺寸效应的原因是体积效应和结构效应；Carpinteri认为断裂
面的分形特性是产生混凝土强度尺寸效应的原因。Bazantt％~为
尺寸效应的原因主要有六个方面：边界层、扩散现象、水化热、材
料强度的随机l生、能量释放、裂纹表面的分型特性等。目前，研究
混凝土尺寸效应的理论和方法主要包括：~Weibull统计尺寸效
应理论 ；~)Bazant能量释放引起 的尺寸效应理论 ；~Carpinteri分
形尺寸效应理论；④有限元的数值模拟计算。
2 混凝土芯样 抗压强度 的尺 寸效应
20世纪 2O年代，Gonnerman最早对混凝土强度的尺寸效应
进行 了试验研究 ，随后 混凝 土强度 的尺寸效应 的研究 开始 Et渐
繁荣。目前，混凝土非标准芯样抗压强度研究主要集中在三个方
面：一是针对影响芯样抗压强度的因素进行研究，由此就产生了
非标芯样抗压强度的研究，主要分析小直径芯样尺寸效应 ，还有
分析高径比、干湿状态、混凝土强度等级、最大粒径、混凝土龄期
等X,l-~压强度的影响；二是针对不同行业不同规程中混凝土芯样
的规定和相关取值进行探讨，主要对冶金行业的 YBJ 209—86、
港VI工程的JTJ／T 272--99、建筑行业的 CECS03：2

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