混凝土劈裂抗拉强度

混凝土劈裂抗拉强度试验的有限元分析

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混凝土劈裂抗拉强度试验的有限元分析吴政杨成球

【■】混凝土劈裂抗拉强度试验，通常采用规格为 10摄 5mm的立方体标准试件和截面为 5皿 t长￣20 m钢翩方垫条。当采用非标准试件时，应采用多宽的垫条才台理，这 5皿， X 0m的是试验人员所关心的问题。本文针对这~问题用有限元法进行了分析和比较并给出了答案。

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混凝土劈裂抗拉强度试验，通常采用水工混凝土试验规程中规定的标准试件 ( 5 10

11×10 m×10 r)和 5 m宽的金属垫条。 31 5 r 31 a 5ta a a r由于标准试件受骨料最大粒径的限制， 因而人们往往对大试件即非标准试件更感兴趣，用大试件做出的结果更接近实际工程情况。但用非标准试件时，除应考虑试件尺寸外，金属垫条是否亦存在尺寸效应是值得考虑的问题。

本文用平面应力有限元法对混凝土劈裂抗拉强度试验进行了弹塑性分析。模拟了不同约束条件对混凝土劈拉强度的影响。同时用两种计算模型计算了标准试件 ( 5 r 1 0 m a×1 0 m×1 0 5r a 5 mm)在给定材料参数和荷载作用下的应力情况。

混凝土抗压、抗拉强度

混凝土抗压强度包括如下三种类型：

一、混凝土立方体抗压强度（fcu）：按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20±2℃，相对湿度95％以上）下，养护到28d后测得抗压强度。

二、混凝土立方体抗压标准强度（fcu,k）：是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d后用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中具有不低于95％保证率的抗压强度值。这个值我们常用，其强度等级共划分为14个等级，C50即表示混凝土立方体抗压强度标准值为50MPa≤fcu,k＜55MPa。 三、混凝土的轴心抗压强度（fck）：是采用150mmm×150mmm×300mm棱柱体作为标准试件所测得的抗压强度。 由此可见，其主要区别如下：

1、试件尺寸不一样：立方体抗压强度和立方体抗压标准强度采用的试件规格为边长为150mm的立方体；而轴心抗压强度采用的试件规格则为150mmm×150mmm×300mm棱柱体作。

2、计算的手段不同：立方体抗压强度和轴心抗压强度是一次测试的结果；而立方体抗压标准强度是经概率统计后的结果。

3、强度值不同：对于同一种配比

1.4 提高灰铸铁抗拉强度的途径

提高灰铸铁的强度是拓展灰铸铁应用的前提，因此，提高灰铸铁的强度永远是国内外铸铁研究和生产者追求的主要目标。

要生产出满足罗茨风机用的合格叶轮铸件，必须通过合适的化学成分、高温优质的铁液、有效孕育处理的综合作用来完成。

对于如何提高灰铸铁强度，国内外灰铸铁研究者进行了大量的研究工作，归纳起来有如下几种途径：

1.4.1 优化灰铸铁成分与提高冶金质量 1.4.1.1 优化碳当量 CE 与 Si/C 比

由于石墨的强度和硬度极低，相对于铁来说可以视为零，加之片状石墨对基体的严重割裂作用，故灰铸铁中的碳含量越高，一般来说，其强度和硬度越低，即灰铸铁的抗拉强度随着碳当量的提高而降低[10，20，21]。

在高强度灰铸铁的发展历程中，用降低碳当量，提高锰含量，从而提高灰铸铁中珠光体的比例，提高灰铸铁抗拉强度的方法曾经是重要的措施。但是，以降低碳当量来提高灰铸铁抗拉强度的方法也带来了许多不利影响，如铸造工艺性能变差；白口倾向增大，难以加工；应力大，容易产生裂纹；铁液收缩大，易产生缩松，造成渗漏；铸件断面敏感性高，容易产生废品等，因此，未能被广泛应用[22，23]。

上世纪60年代初，WALTHER HILLER 等人提出了

压簧许用剪切应力系数 弹簧材料炭素弹簧钢B级 炭素弹簧钢C级 炭素弹簧钢D级 SUS304-WPA SUS304-WPB SUS316-WPA SUS361JI SUS302-WPB SWPA SWPB SWPC 不锈钢A组 不锈钢B组 不锈钢C组 青铜线C5191

拉簧许用剪切应力系数 III 0.4 0.4 0.4 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 II 0.3 0.3 0.3 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 I 0.27 0.27 0.27 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25

扭簧许用弯曲应力系数 III 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75

III 0.5 0.5 0.5 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45

II 0.41 0.41 0.41 0.36

附件2

抽查记录表之一回弹法检测混凝土强度记录表

工程名称 JGJ/T23-2011 检测依据 混凝土类型 泵送 □ 非泵送 □ 设备名称 率定值 混凝土强度等级 测测区部位 1 2 3 4 区 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 碳化深度 单个测量值 检测说明 构件成型日期 检测人 记录人 检测日期 测试角度a 被测面状态 5 6 共 页 第 页 强度换算平均值 强度换算标准差差 强度换算最小值 单构件混凝土强度推定值（MPa) 水平 □ 向上 □ 向下 □ 其他角度： 侧面 □ 表面 □ 底面 □ 干燥 □ 潮湿 □ 光洁 □ 粗糙 □ 回 弹 值 Ri 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rm

混凝土强度影响因素

1．（一）混凝土的强度

强度是混凝土最重要的性质，混凝土的其他性能与强度均有密切关系，混凝土的强度也是配合比设计、施工控制和质量检验评定的主要技术指标。混凝土的强度主要有抗压强度、抗折强度、抗拉强度和抗剪强度等。其中抗压强度值最大，也是最主要的强度指标。

根据 《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002），混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，混凝土立方体抗压强度标准值系指标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准方法测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土强度等级的划分主要是为了方便设计、施工验收等。强度等级的选择主要根据建筑物的重要性、结构部位和荷载情况确定。

2．①影响混凝土强度的主要因素。

影响混凝土强度的因素很多，从内因来说主要有水泥强度、水灰比和骨料质量；

（1）水泥强度和水灰比：

混凝土的强度主要来自水泥石以及与骨料之间的粘结强度。水泥强度越高，则水泥石自身强度及与骨料的粘结强度就越高，混凝土强度也越高，试验证明，混凝土与水泥强度成正比关系。

水泥完全水化的理论需水量约为水泥重的23%左右，但实际拌制混凝土时，为获得良好的和易性，水灰比大约在0.40～0.65之间，多余水分蒸发后，在混凝

混凝土强度检测方法

测量原理 回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并以重锤被反弹回来的距离（称回弹值，指反弹距离与弹簧初始长度之比）作为强度相关指标来推算混凝土强度。 表面处理 测试面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢，并避开蜂窝、麻面部位，必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处，并擦净残留粉尘。 测区布置 在测试构件跨中附近侧面或底面上均匀布置10个测区，见图1所示。每测区满足下列要求：测区布置在构件混凝土浇筑方向的侧面；测区均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2m；测区避开钢筋密集区和预埋件；测区尺寸为200mm×200mm； 第1跨边梁底面 图1 回弹测区布置示意图 回弹值的测量 按《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》的要求，对构件上每一测区各弹击16点，每一测点的回弹值测读精确至1.0。测点在测区范围内宜均匀分布，但不得布置在气孔或外露石子上。相邻两测点间距一般不小于30mm；测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不小于50mm，且同一测点只允许弹击一次。 用回弹仪测试时，使仪器处于水平状态，测试混凝土浇灌方向的侧面。如不能满足这一要求，也可非水平状态测试，或测试混凝土浇灌方向的顶面或底面，则应

北京华厦工程项目管理有限责任公司 武警边防部队经济适用住房项目混凝土平行检验方案

1、编制依据：

(1) 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011 (2) 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ13-71-2006 (3) 《回弹仪》GB/T 9138 (4) 《回弹仪》JJG 817

(5) 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002 (6) 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 (7) 《混凝土强度检验评定标准》GB50107-2010 (8) 《武警边防部队经济适用房工程》施工图纸 (9) 《武警边防部队经济适用房工程》监理规划

2、工程概况

2.1工程简述：

本工程为武警边防部队经济适用房工程，位于北京市朝阳区路口南，西临青年路，北临黄杉木电中街，东临甘露园中街，南临二道沟。总用地面积31796m2，建筑占地面积12457m，总建筑面积为69331m（其中地下建筑面积为46414.54m）。结构形式为钢筋混凝土框架结构，本工程分为5个单体工程，其中1#、2#、5#楼为住宅楼，4#楼为公寓楼，6#楼为社区服务楼，3#楼停建。

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2.2参建单位概况：

混凝土强度的影响因素

　　混凝土是工程中不可或缺的一部分，它是由胶凝材料与集料组成的拌合物。强度是混凝土主要的力学性质之一。影响混凝土强度的因素有很多，主要有组成原材料的影响，包括原材料的特征和各材料之间的组成比例等内因，以及养护条件和试验测试条件等外因。

　　1、水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。水泥是混凝土中的胶结组分，其强度的大小直接影响混凝土的强度。在配合比相同的条件下，水泥的强度越高，混凝土强度也越高。当采用同一水泥(品种和强度相同)时，混凝土的强度主要决定于水灰比;在混凝土能充分密实的情况下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，强度愈低，与骨料粘结力也愈小，混凝土的强度就愈低。反之，水灰比愈小，混凝土的强度愈高。所以工地上二次加水对混凝土的强度有很大的影响。

　　2、骨料的影响：骨料的表面状况影响水泥与骨料的粘结，从而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙，粘结力较大;卵石表面光滑，粘结力较小。因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。骨料的最大粒径对混凝土的强度也有影响，骨料的最大粒径愈大，混凝土的强度愈小。砂率越小，混凝土的抗压强度越高，反之混凝土的抗压强度越低。

　　3、混凝土中水泥浆的体积和集料的体积之比

骨料对混凝土强度的的影响因素有骨料强度、吸水率、表面织构。传统混凝土一般认为粗骨料抗压强度应为混凝土设计强度的2倍左右，不得低于设计强度的1.5倍，粗骨料的强度和弹性模量通常要比水泥石高，其耐久性和体积稳定性也是混凝土各组分中最好的，且粗骨料所占体积超过混凝土体积的一半，因此粗骨料在混凝土中起着刚性骨架的作用。在混凝土承受压力荷载时，其内部由粗骨料传递应力，当混凝土在外荷载作用下发生破坏时，裂缝很难贯穿粗骨料而是绕过粗骨料在骨料周围出现，这样在一定的条件下，混凝土破坏时可能会吸收更高的能量，从而提高混凝土的强度。粗骨料的这种作用不仅可以提高混凝土的强度，而且还可提高混凝土的弹性模量，减小荷载作用下变形，改善混凝土的变形性，使得混凝土比水泥砂浆的体积稳定性和耐久性更好。

但对于现代预拌混凝土，以大流态为主体，浆骨比提高，砂石更多情况下悬浮于胶凝材料浆体中，骨料的强度对于混凝土传递应力的功能明显减小，而混凝土表面织构对于混凝土界面粘结起着很大作用。

骨料强度对混凝土强度影响方面，梁天宇研究了粗骨料对混凝土抗压强度影响，研究表明：粗骨料的强度对混凝土强度影响较大，只有当骨料与基体两者强度和刚度相互匹配时，骨料强度才能有效地利用从而提高混凝土强度；同时指