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高性能混凝土的弹性模量与泊松比
第28卷第1期北 方 交 通 大 学 学

文章编号:()015203
高性能混凝土的弹性模量与泊松比
王元丰,梁亚平
(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)
摘 要:分析了某些国内外有关资料,对目前国内外研究人员通过实验得出的高性能混凝土弹
性模量计算公式和柏松比的实验成果进行了对比与总结,得到可以用高强混凝土弹性模量计算公式计算一般集料高强混凝土弹性模量,以及高流动混凝土的弹性模量比一般混凝土的弹性模量低、:建筑材料;高性能混凝土;弹性模量;泊松比中图分类号: 文献标记码:A
StudyonModulusofEofHighYf,LIANGYa2ping
(of,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)
Abstract:ThepapercomparesandanalyzessomeformulaeforcalculatingthemodulusofelasticityandPoissonratioofHPC,,forinstance,themodulusofelasticityofhighstrengthconcrete(HSC)withcommonaggregatecanbecalculatedbytheformulaforthemodulusofelasticityofHSC,themodulusofelasticityofself-compactingHSCislowerthanthatofcommonconcrete,andthepos2sionratioofhighperformanceconcreteisclosedtocommonconcrete
’:bui;highperformanceconcrete;modulusofelasticity;poissonratio
由于在技术和经济上的优势,、抗裂性等计算中,混凝土的弹性模量和柏松比是不可缺少的根据,因此研究高性能混凝土的弹性模量和泊松比有重要的实际意义.
在弹性材料中应力与应变是线性关系,因而存在一种不变的材料常数,,而是兼有弹、黏、塑三性,只是在很小的应力范畴内(
关系的材料模量是一种变数,
性能混凝土的应力—应变曲线直到破坏几乎始终为线性,,高性能混凝土的弹性模量也和砂浆及集料的弹性模量、集料用量有关.
混凝土的泊松比是混凝土构造设计与分析中的一种重要材料参数,即[1]
ν=εlat/εax其中,εlat为徐变实验中试件水平方向应变;εax为试
件的轴向变形.
本文作者对目前国内外研究人员通过实验得出
收稿日期:204215
基金项目:教育部科技研究重点资助项目(03040);高校博士点基金资助项目(0004002)
),男,黑龙江嫩江人,专家,:作者简介:王元丰(1965—
北 方 交 通 大 学 学 报 第28卷
的高性能混凝土弹性模量计算公式和柏松比的实验
成果进行了对比与总结.
1 弹性模量
高性能混凝土有很低的水胶比和较多的矿物细掺料,弹性模量高的未水化熟料颗粒含量大,因此砂浆的空隙率很低,,,,(自密实混凝土)因粗集料用量明显地少于其他高性能混凝土,故使用相似品种集料、强度相似时,其弹性模量比一般混凝土的弹性模量稍低.
(1)英国采用与混凝土容重(表观密度)及与原则圆柱体强度有关的经验公式计算混凝土的弹性模量[2]
/)Ec=9(fc式中,ρ、fc.
(2)(AASHTO)规范和ACI318[3]
Ec=010439(w)
115
计算公式中,式(3)在混凝土强度不超过60MPa时所得弹性模量值最小,但在强度超过60MPa后,式(3)计算所得弹性模量值则介于式(5)和式(4)(4)
.
图1 不同弹性模量计算公式的比较
Comparisonofdifferentelasticitymodulusformulae
fc′
(2)(3)
或
Ec=4700fc′
式中,w为混凝土密度;fc′为混凝土在第28d时的
抗压强度.
(3)前苏联和中国的规范也都给出了混凝土弹性模量的计算公式[4]
5
(4)前苏联Ec=
117
fcu
文献[2]觉得高性能混凝土弹性模量与单纯高强度混凝土的弹性模量相称,(6)和式(7)计算出的弹性模量明显不不小于式(3)、式(4)、式(5)[3]根据实验给出了3种混凝土的弹性模量计算公式,同步明确指出,目前还没有公式可以精确计算高性能混凝土的弹性模量,如果要得到某种高性能混凝土较为精确的弹性模量值,,也可用经验公式计算.
://.com/doc/[3]测定3种高性能混凝土的弹性模量为
Ec=a
c′b
(8)
中国
Ec=
5212
fcu
(5)
式中,fcu为混凝土极限抗压强度.
(4)中国学者成厚昌和美国学者SaidIravani根据实验分别提出了针对不振捣的高流动高性能混凝土的弹性模量计算公式[5].成厚昌
Ec=1448
fc′17753fc′
(6)
①对于混凝土Ⅰa=5140,b=3189;
②对于混凝土Ⅱa=5231,b=0;
③对于混凝土Ⅲa=3807,b=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的配合比及有关性能参数见表1.
式(8)是根据这3种混凝土的实验回归得到的,,针对这3种高性能混凝土,考虑混凝土密度的2个公式中式(2)更接近实验值,式(1),式(3)和式(4)则更精确些.
式中,60MPa
(7)
式中,55MPa
本文作者对式(3)~式(7)进行了比较,成果见图1.
从对比中可以看出在3个一般混凝土弹性模量
第1期 王元丰等:高性能混凝土的弹性模量与泊松比
表1 高性能混凝土拌和物配合比及性能
AggregateratiosandpropertiesofdifferentHSC
%的环境中养护3个星期,
然后转移到相对湿度50%的环境中养护至龄期56d.
表3 混凝土配合比
Aggregateratioofconcrete
使用材料
水泥/(kg?m-3)
粉煤灰/(kg?m-3)硅粉/(kg?m-3)细骨料/(kg?m-3)粗骨料/(kg?m-3)水/(kg?m-3)减水剂/(mL?kg-1)高效减水剂/(mL?kg-1)
水灰比ρ/(kg?m-3)fcm/MPa
ⅠⅡⅢ
445 404 445 119 190 45 30 -- 588 554 831 1103 1135 831 142 151 151 2416 2339 81 85 62
使用材料
A
B
C
D
试 件 分 组

表2 3种混凝土的弹性模量
Calculationresultsofelasticitymodulusof3HSC
MPa
水灰比
水/(kg?m-3)水泥/(kg?m-3)硅粉/(kg?m-3)粗骨料/(kg?m-3)细骨料/(kg?m-3)灰酸脂超塑化剂/(L?m-3)

149
382-1100 740
-4553
631 635
公式
81234567
Ⅰ
2
Ⅱ
116
Ⅲ
51727419
文献[5]0~0119,平均值为0.[405kg/m3,硅粉粉煤灰61kg/m3,砂石1090kg/m3,水169kg/m3,外加剂8mL/×10mm×30mm的棱柱体.
通过实验文献[7]得出如下结论:高性能混凝土的泊松比与一般混凝土的泊松比比较接近,~,泊松比c与最大应力σmax之比:即σc/σmax≤基本保持不变或略有增长;,泊松比急剧增长,横向应变达到极限拉伸状态,混凝土破坏.
虽然目前高性能混凝土泊松比的实验还不多,,在正常使用状态下,高性能混凝土的泊松比与一般混凝土的泊松比相差不多(),范畴应在0114~0123之间.
2 泊松比

松比[6],实验所采用的圆柱形试件尺寸为直径55mm,长度300mm,共做了44个实验,一半为加载实验,另一半为加载66h后的卸载实验.
:
(1)该项研究所得到的高性能混凝土的平均泊松比为
ν=0114±0102;
(2)含花岗岩骨料的混凝土,其泊松比为
ν=0118±0102;
(3)具有良好工作度的掺石英岩混凝土的泊松
3 结论
(1)使用一般集料高强度高性能混凝土,其弹性
比为
ν=0112±0102;
(4)泊松比依赖于混凝土的工作度,工作度好的