骨料分形系数对混凝土水渗透性的影响.pdf

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1、建材世界２０１２年第３３卷第３期ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０６６．２０１２．０３．００４单一骨料形状对混凝土性能影响的数字模拟焦双健，郭勇（中国海洋大学工程学院，青岛２６６１００）摘要：不少学者通过试验与实际工程经验得出，在保证相同坍落度和水泥总量前提下，卵石混凝土的性能要优于碎石混凝土，特别是混凝土的疲劳性能。基于此，运用ＡＮＳＹＳ软件对单骨料混凝土试件进行数字模拟，分别从单骨料试件的抗压试验、抗拉试验和抗折试验三个方面，计算出骨料周围过渡层的最大应力，得出骨料边数越多其产生的最大应力越小，圆形骨料与四边形骨料最大应力差距可达５

2、０％，从细观层面上揭示在相同坍落度和水泥用量条件下卵石混凝土优于碎石混凝土的原因。关键词：单骨料试件；数字模拟；最大应力ＤｉｇｉｔａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｉｎｇｌｅＡｇｇｒｅｇａｔｅＳｈａｐｅｏｎＣｏｎｃｒｅｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＪＩＡＯＳｈｕａｎｇｊｉａｎ，ＧＵＯＹｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｍａｎｙｓｃｈｏｌａｒｓｆｏｕｎｄ

3、ｔｈａｔｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｅｗａｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏａｎｄｓｌｕｍｐ，ｇｒａｖｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｄｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｈａｎｃｒｕｓｈｅｄｓｔｏｎｅｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｏｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｉｎｇｌｅａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅｗａｓｄｏｎｅｕｓｅｄｂｙＡＮＳＹＳ．Ｂｙｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｅｎｓｉｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎ

4、ｄｂｅｎｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｉｎｇｌｅａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓａｒｏｕｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅａｇｇｒｅｇａｔｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗａｓｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｄｇｅｓ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｗａｓｇｅｔｔｉｎｇｓｍａｌｌｅｒ．Ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｃｉｒｃｕｌａｒａｇｇｒｅｇａｔｅａｎｄｑｕａｄｒｉｌａｔｅｒａｌａｇｇｒｅｇａｔｅｃａｎｒｅａｃｈ５０％．Ｔｈｉｓａ

5、ｎｓｗｅｒｅｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｅｗａｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏａｎｄｓｌｕｍｐ，ｇｒａｖｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｄｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｈａｎｃｒｕｓｈｅｄｓｔｏｎｅｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｐｅｃｉｍｅｎ；ｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓ骨料的形状差异对混凝土的工作性能有着重要的影响。一般来讲，碎石表面粗糙、多棱角，与水泥砂浆的粘结程度好，而卵石表面光滑，与水泥砂浆的粘结程度差。大多数关于碎石和卵石的试验在

6、保证相同水灰比的条件下进行，得出碎石混凝土的强度要高于卵石混凝土的结论。但在实际工程应用中，应以相同流动性为前提，进行混凝土的配制。因此在试验中应保证混凝土的坍落度相同为前提，测试两种不同骨料混凝土的力学强度性能。早在２０世纪５０年代，长沙建设局根据工程实例得出：卵石混凝土与碎石混凝土相比较，可以用较少的用水量得到同样的和易性，因而可以减少水泥用量。虽然达到相同的抗压强度，卵石的水灰比比碎石的水灰［１］比较低，但卵石降低水灰比后所增加的水泥用量仍然比碎石需增加用水量而增加的水泥用量少些。秦原［２］通过试验发现：配制同流动性、同强度等级的混凝土，卵石混凝土

7、所需的水泥量和砂率均小于碎石混凝土。杨文科在自己的一些所参与设计的工程实例中发现卵石混凝土的耐久性并不比碎石混凝土差，许多卵石混凝土的机场道路的使用年限要高于碎石混凝土，并且施工单位现场配制相同坍落度卵石混凝土都会比用碎［３］石减少用水量和适度减少水泥用量，所得到的混凝土强度也不低于碎石混凝土。通过对比杨继强和王璟收稿日期：２０１２０３１２．作者简介：焦双健（１９７３），博士，副教授．Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｙｏｎｇ１７９８＠１２６．ｃｏｍ１２建材世界２０１２年第３３卷第３期［４５］玉试验发现了在坍落度和水泥用量相同条件下，卵石混凝土的抗渗性要高于碎

8、石混凝土。李红通过研究美国ＡＣＰＡ的试验和２０世纪年代末所修的小卵石混凝土路面发