论文部分内容阅读
[摘要]：本文以正在建设中的吉图珲铁路客运专线为工程背景，通过对客运专线预应力混凝土现浇梁和连续梁用高性能混凝土配合比的弹性模量进行分析，考虑了砂率、水胶比、粗骨料、矿物掺合料、养护时间等因素对弹性模量的影响，设计了多个配合比。
[关键词]：高性能混凝土 弹性模量 砂率 水胶比 粗骨料 矿物掺合料
中图分类号：TD353+.3 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2012）35- 0239 -01
我们先简单从四个方面来谈一下影响混凝土弹性模量因素
1、砂率对高性能混凝土弹性模量的影响
在水胶比不变的情况下改变砂率，我们在试验室按照下列配合比搅拌成型多组试件，标准养护14d，测试弹性模量值。配合比如下： TM1-1：水胶比0.32，砂率34%，水泥375kg，粉煤灰47kg，矿粉47kg，河砂616kg，碎石1159kg，水150kg，外加剂5.63kg。在保持水胶比不变用水量不变的情况下，调整砂率为36%为TM1-2，调整砂率为38%为TM1-3，调整砂率为40%为TM1-4。
砂率对弹性模量影响的技术数据：TM1-1砂率34%，单组弹性模量值39.0GPa、40.2GPa、41.0GPa；TM1-2砂率36%，单组弹性模量值41.5GPa、41.8GPa、42.8GPa；TM1-3砂率38%，单组弹性模量值40.5GPa、40.5GPa、42.4GPa；TM1-1砂率40%，单组弹性模量值39.5GPa、40.7GPa、41.2GPa；
从试验数据可以看出，在水胶比不变的情况下，高性能混凝土弹性模量与砂率有一定关系，并存在一个最佳砂率，过高或过低都会影响混凝土的弹性模量。从砂率与弹性模量的关系可以看出，在此配合比下，36 %的砂率为最佳砂率，弹性模量值随着砂率的增加降低，但降低的幅度不大。
2、水胶比对混凝土弹性模量和抗压强度的影响
在砂率不变的情况下改变水胶比，考虑到C50高性能混凝土最高胶凝材料和最大水胶比的限制，我们在试验室按照下列配合比搅拌成型4个水胶比的试件，标准养护14d。试验用配合比如下：
TM2-1：水胶比0.30，砂率36%，水泥400kg，粉煤灰50kg，矿粉50kg，河砂641kg，碎石1139kg，水150kg，外加剂6.00kg。TM2-2（1-2）：水胶比0.32，砂率36%，水泥375kg，粉煤灰47kg，矿粉47kg，河砂652kg，碎石1159kg，水150kg，外加剂5.63kg。TM2-3：水胶比0.34，砂率36%，水泥353kg，粉煤灰44kg，矿粉44kg，河砂662kg，碎石1177kg，水150kg，外加剂5.29kg。TM2-4：水胶比0.36，砂率36%，水泥333kg，粉煤灰42kg，矿粉42kg，河砂671kg，碎石1192kg，水150kg，外加剂5.00kg。水胶比对弹性模量和强度影响的技术数据：TM2-1水胶比0.30，单组弹性模量值为42.2、43.5、43.1，抗压强度63.4；TM2-2（1-2）水胶比0.32，单组弹性模量值为41.5、41.8、42.8，抗压强度59.2；TM2-3水胶比0.34，单组弹性模量值为41.8、41.0、40.7，抗压强度54.1；TM2-4水胶比0.36，单组弹性模量值为38.7、39.5、40.2，抗压强度48.6；从以上数据可以看出，水胶比对混凝土弹性模量和抗压强度有很大的影响，在原材料相同、砂率不变、养护龄期相同的情况下，水胶比越小，弹性模量越大，强度也越大。
3、碎石品种对弹性模量的影响
粗骨料的强度、针片状颗粒含量、有害物质的含量也是影响高性能混凝土力学性能的重要因素之一。为此我们选取了2种性能指标不同的碎石，采用同一配合比（水胶比0.32，砂率36%，水泥375kg，粉煤灰47 kg，矿粉47 kg，河砂652 kg，碎石1159 kg，水150 kg，外加剂5.63 kg），标准养护14d，测试弹性模量值。详细数据TM3-1（1-2）采用碎石1，单组弹性模量值41.5、41.8、42.8；TM3-2采用碎石2，单组弹性模量值34.5、35.3、35.7。
由试验结果数据表明，碎石的形状和有害物质含量对混凝土弹性模量比较明显，是影响混凝土弹性模量的关键因素。
4、矿物掺合料对弹性模量和强度的影响
矿物掺合料是高性能混凝土中的一个重要组分，掺入矿物掺合料不但能节省水泥、降低成本，更能降低大体积混凝土的水化热，改善混凝土的工作性能，减少泌水和离析，降低坍落度损失，提高混凝土的耐久性等诸多优点。
4.1、单掺对混凝土弹性模量和强度的影响
同一配合比，不同掺合料，分别单掺粉煤灰和矿渣粉，我们在试验室各成型了2组弹性模量试件和2组抗压强度试件，标准养护14d和28d，测试弹性模量值。掺合料种类对弹性模量和强度影响的技术数据：试件编号TM4-1，掺和料粉煤灰，14d弹性模量40.7，28d弹性模量43.1，14d抗压强度53.5，28d抗压强度62.5；试件编号TM4-2，掺和料粉煤灰，14d弹性模量41.8，28d弹性模量43.6，14d抗压强度56.4，28d抗压强度63.0。
由以上試验结果数据可以看出，在掺合料掺量相同的情况下，掺粉煤灰的混凝土早期强度和弹性模量值比掺矿粉的低一些，随着龄期的增长，强度和弹性模量继续增长，但28d强度和弹性模量差不多。
4.2、双掺掺量对弹性模量和强度的影响
同一配合比，掺合料采用双掺，掺量不同，我们在试验室各成型了2组试件，标准养护14d，测试弹性模量值。双掺掺量对弹性模量和强度影响的技术数据如下：TM4-3双掺掺量20%，14d弹性模量42.0，28d弹性模量43.5，14d抗压强度59.2，28d抗压强度64.8；TM4-4双掺掺量30%，14d弹性模量41.6，28d弹性模量42.5，14d抗压强度57.4，28d抗压强度62.0。试验结果数据可以看出，双掺粉煤灰矿渣粉随着掺量的提高，混凝土的弹性模量和强度有所降低，但是幅度不大。 4.3、掺量相同，单掺和双掺对弹性模量和强度的影响分析
综合4.1和4.2掺量为20%的试验数量，单掺和双掺对弹性模量和强度影响的技术数据。
试件编号TM4-1，掺合料粉煤灰，14d弹性模量40.7GPa，28d弹性模量42.5GPa，14d抗压强度53.5MPa，28d抗压强度62.5MPa；试件编号TM4-2，掺合料矿渣粉，14d弹性模量41.8GPa，28d弹性模量42.8GPa，14d抗压强度56.4MPa，28d抗压强度63.0MPa；试件编号TM4-3，掺合料双掺，14d弹性模量42.0GPa，28d弹性模量43.5GPa，14d抗压强度59.2MPa，28d抗压强度64.8MPa。对弹性模量的影响分析，从上述数据可以看出，无论是单掺粉煤灰、单掺矿渣粉还是双掺粉煤灰+矿渣粉的混凝土弹性模量均大于35.5GPa，满足高铁预应力箱梁、连续梁、现浇梁混凝土对弹性模量的要求。
5、养护龄期对弹性模量的影响
我们都知道混凝土的强度和弹性模量随养护龄期的增长而增长，前期增长的速度较快，而高性能混凝土的养护龄期对弹性模量有什么影响的有关资料较少，为此我们做了简单的对比试验。高性能混凝土弹性模量随着龄期的增长而增加，前14天增长比较快，后期增长较慢，最终趋于一个稳定值。
2.结论
通過本文的试验和分析验证，使我们对影响高性能混凝土弹性模量的因素有了比较全面的了解和掌握，虽然深度不够，还存在一些不足，但是我们通过大量的试验掌握了科学研究的基本方法，同时也得到以下初步成果。
1、粗骨料（碎石）的品质是混凝土弹性模量的关键因素，在工程施工中应优选高品质骨料配置混凝土以满足对弹性模量的要求。
2、水胶比是影响高性能混凝土的主要因素，水胶比越小，弹性模量越大。
3、混凝土弹性模量与砂率有一定关系，弹性模量随着砂率的增加而降低，但降低的幅度不大。在保证混凝土强度和便于施工的前提下，在找到最佳砂率的情况下，可以适当的增大砂率。
4、掺矿粉混凝土比掺粉煤灰混凝土的早期弹性模量稍高一些，但经济性不好。
5、粉煤灰和矿粉双掺时，随着掺量的提高，混凝土弹性模量随之降低，但幅度不大。
6、高性能混凝土弹性模量和龄期有很好的相关性，弹性模量随着龄期的增长而增加，最终趋于一个稳定值。
7、高性能混凝土弹性模量随着强度的增长而增加，其二者之间具有较好的相关性。
参考文献：
[1] 李清富，张鹏，张保雷，塑性混凝土弹性模量的试验研究[J] 设计与施工2005，（3）；30～32
[2] 混凝土抗压弹性模量测定方法探讨[J] 四川建材 2008，（1）；
[关键词]：高性能混凝土 弹性模量 砂率 水胶比 粗骨料 矿物掺合料
中图分类号：TD353+.3 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2012）35- 0239 -01
我们先简单从四个方面来谈一下影响混凝土弹性模量因素
1、砂率对高性能混凝土弹性模量的影响
在水胶比不变的情况下改变砂率，我们在试验室按照下列配合比搅拌成型多组试件，标准养护14d，测试弹性模量值。配合比如下： TM1-1：水胶比0.32，砂率34%，水泥375kg，粉煤灰47kg，矿粉47kg，河砂616kg，碎石1159kg，水150kg，外加剂5.63kg。在保持水胶比不变用水量不变的情况下，调整砂率为36%为TM1-2，调整砂率为38%为TM1-3，调整砂率为40%为TM1-4。
砂率对弹性模量影响的技术数据：TM1-1砂率34%，单组弹性模量值39.0GPa、40.2GPa、41.0GPa；TM1-2砂率36%，单组弹性模量值41.5GPa、41.8GPa、42.8GPa；TM1-3砂率38%，单组弹性模量值40.5GPa、40.5GPa、42.4GPa；TM1-1砂率40%，单组弹性模量值39.5GPa、40.7GPa、41.2GPa；
从试验数据可以看出，在水胶比不变的情况下，高性能混凝土弹性模量与砂率有一定关系，并存在一个最佳砂率，过高或过低都会影响混凝土的弹性模量。从砂率与弹性模量的关系可以看出，在此配合比下，36 %的砂率为最佳砂率，弹性模量值随着砂率的增加降低，但降低的幅度不大。
2、水胶比对混凝土弹性模量和抗压强度的影响
在砂率不变的情况下改变水胶比，考虑到C50高性能混凝土最高胶凝材料和最大水胶比的限制，我们在试验室按照下列配合比搅拌成型4个水胶比的试件，标准养护14d。试验用配合比如下：
TM2-1：水胶比0.30，砂率36%，水泥400kg，粉煤灰50kg，矿粉50kg，河砂641kg，碎石1139kg，水150kg，外加剂6.00kg。TM2-2（1-2）：水胶比0.32，砂率36%，水泥375kg，粉煤灰47kg，矿粉47kg，河砂652kg，碎石1159kg，水150kg，外加剂5.63kg。TM2-3：水胶比0.34，砂率36%，水泥353kg，粉煤灰44kg，矿粉44kg，河砂662kg，碎石1177kg，水150kg，外加剂5.29kg。TM2-4：水胶比0.36，砂率36%，水泥333kg，粉煤灰42kg，矿粉42kg，河砂671kg，碎石1192kg，水150kg，外加剂5.00kg。水胶比对弹性模量和强度影响的技术数据：TM2-1水胶比0.30，单组弹性模量值为42.2、43.5、43.1，抗压强度63.4；TM2-2（1-2）水胶比0.32，单组弹性模量值为41.5、41.8、42.8，抗压强度59.2；TM2-3水胶比0.34，单组弹性模量值为41.8、41.0、40.7，抗压强度54.1；TM2-4水胶比0.36，单组弹性模量值为38.7、39.5、40.2，抗压强度48.6；从以上数据可以看出，水胶比对混凝土弹性模量和抗压强度有很大的影响，在原材料相同、砂率不变、养护龄期相同的情况下，水胶比越小，弹性模量越大，强度也越大。
3、碎石品种对弹性模量的影响
粗骨料的强度、针片状颗粒含量、有害物质的含量也是影响高性能混凝土力学性能的重要因素之一。为此我们选取了2种性能指标不同的碎石，采用同一配合比（水胶比0.32，砂率36%，水泥375kg，粉煤灰47 kg，矿粉47 kg，河砂652 kg，碎石1159 kg，水150 kg，外加剂5.63 kg），标准养护14d，测试弹性模量值。详细数据TM3-1（1-2）采用碎石1，单组弹性模量值41.5、41.8、42.8；TM3-2采用碎石2，单组弹性模量值34.5、35.3、35.7。
由试验结果数据表明，碎石的形状和有害物质含量对混凝土弹性模量比较明显，是影响混凝土弹性模量的关键因素。
4、矿物掺合料对弹性模量和强度的影响
矿物掺合料是高性能混凝土中的一个重要组分，掺入矿物掺合料不但能节省水泥、降低成本，更能降低大体积混凝土的水化热，改善混凝土的工作性能，减少泌水和离析，降低坍落度损失，提高混凝土的耐久性等诸多优点。
4.1、单掺对混凝土弹性模量和强度的影响
同一配合比，不同掺合料，分别单掺粉煤灰和矿渣粉，我们在试验室各成型了2组弹性模量试件和2组抗压强度试件，标准养护14d和28d，测试弹性模量值。掺合料种类对弹性模量和强度影响的技术数据：试件编号TM4-1，掺和料粉煤灰，14d弹性模量40.7，28d弹性模量43.1，14d抗压强度53.5，28d抗压强度62.5；试件编号TM4-2，掺和料粉煤灰，14d弹性模量41.8，28d弹性模量43.6，14d抗压强度56.4，28d抗压强度63.0。
由以上試验结果数据可以看出，在掺合料掺量相同的情况下，掺粉煤灰的混凝土早期强度和弹性模量值比掺矿粉的低一些，随着龄期的增长，强度和弹性模量继续增长，但28d强度和弹性模量差不多。
4.2、双掺掺量对弹性模量和强度的影响
同一配合比，掺合料采用双掺，掺量不同，我们在试验室各成型了2组试件，标准养护14d，测试弹性模量值。双掺掺量对弹性模量和强度影响的技术数据如下：TM4-3双掺掺量20%，14d弹性模量42.0，28d弹性模量43.5，14d抗压强度59.2，28d抗压强度64.8；TM4-4双掺掺量30%，14d弹性模量41.6，28d弹性模量42.5，14d抗压强度57.4，28d抗压强度62.0。试验结果数据可以看出，双掺粉煤灰矿渣粉随着掺量的提高，混凝土的弹性模量和强度有所降低，但是幅度不大。 4.3、掺量相同，单掺和双掺对弹性模量和强度的影响分析
综合4.1和4.2掺量为20%的试验数量，单掺和双掺对弹性模量和强度影响的技术数据。
试件编号TM4-1，掺合料粉煤灰，14d弹性模量40.7GPa，28d弹性模量42.5GPa，14d抗压强度53.5MPa，28d抗压强度62.5MPa；试件编号TM4-2，掺合料矿渣粉，14d弹性模量41.8GPa，28d弹性模量42.8GPa，14d抗压强度56.4MPa，28d抗压强度63.0MPa；试件编号TM4-3，掺合料双掺，14d弹性模量42.0GPa，28d弹性模量43.5GPa，14d抗压强度59.2MPa，28d抗压强度64.8MPa。对弹性模量的影响分析，从上述数据可以看出，无论是单掺粉煤灰、单掺矿渣粉还是双掺粉煤灰+矿渣粉的混凝土弹性模量均大于35.5GPa，满足高铁预应力箱梁、连续梁、现浇梁混凝土对弹性模量的要求。
5、养护龄期对弹性模量的影响
我们都知道混凝土的强度和弹性模量随养护龄期的增长而增长，前期增长的速度较快，而高性能混凝土的养护龄期对弹性模量有什么影响的有关资料较少，为此我们做了简单的对比试验。高性能混凝土弹性模量随着龄期的增长而增加，前14天增长比较快，后期增长较慢，最终趋于一个稳定值。
2.结论
通過本文的试验和分析验证，使我们对影响高性能混凝土弹性模量的因素有了比较全面的了解和掌握，虽然深度不够，还存在一些不足，但是我们通过大量的试验掌握了科学研究的基本方法，同时也得到以下初步成果。
1、粗骨料（碎石）的品质是混凝土弹性模量的关键因素，在工程施工中应优选高品质骨料配置混凝土以满足对弹性模量的要求。
2、水胶比是影响高性能混凝土的主要因素，水胶比越小，弹性模量越大。
3、混凝土弹性模量与砂率有一定关系，弹性模量随着砂率的增加而降低，但降低的幅度不大。在保证混凝土强度和便于施工的前提下，在找到最佳砂率的情况下，可以适当的增大砂率。
4、掺矿粉混凝土比掺粉煤灰混凝土的早期弹性模量稍高一些，但经济性不好。
5、粉煤灰和矿粉双掺时，随着掺量的提高，混凝土弹性模量随之降低，但幅度不大。
6、高性能混凝土弹性模量和龄期有很好的相关性，弹性模量随着龄期的增长而增加，最终趋于一个稳定值。
7、高性能混凝土弹性模量随着强度的增长而增加，其二者之间具有较好的相关性。
参考文献：
[1] 李清富，张鹏，张保雷，塑性混凝土弹性模量的试验研究[J] 设计与施工2005，（3）；30～32
[2] 混凝土抗压弹性模量测定方法探讨[J] 四川建材 2008，（1）；