高性能混凝土的弹性模量与泊松比

第28卷第1期年月北方交通大学学报

Vol.28No.1

文章编号：（1000-15062004）01-0005-03

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：分析了一些国内外相关资料，对目前国内外研究人员通过试验得出的高性能混凝土弹

性模量计算公式和柏松比的试验结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普通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普通混凝土的弹性模量低、高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比相差不多等一些有价值的结论.关键词：建筑材料；高性能混凝土；弹性模量；泊松比中图分类号：TU398.9

文献标识码：A

StudyonModulusofelasticityandPoissonratio

ofhighPerformanceConcrete

WANGYMOn-feng，LIANGYO-Ping

（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China）

Abstract：ThepapercomparesandanalyZessomeformulaeforcalculatingthemodulusofelasticity

andPoissonratioofHPC，Whicharederivedfromexperiments.Someusefulcommentsandsug-（HSC）Wforinstance，themodulusofelasticityofhighstrengthconcreteithgestionaregaven，

commonaggregatecanbecalculatedbytheformulaforthemodulusofelasticityofHSC，themodulusofelasticityofself-compactingHSCisloWerthanthatofcommonconcrete，andthepos-sionratioofhighperformanceconcreteisclosedtocommonconcrete’spossionratio.Keywords：buildingmaterial；highperformanceconcrete；modulusofelasticity；poissonratio由于在技术和经济上的优势，高性能混凝土在实际工程中的应用愈来愈广泛.在混凝土结构工程的内力分析及构件变形、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依据，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，因而存在一个不变的材料常数，即弹性模量.而混凝土不是真实的弹性材料，而是兼有弹、黏、塑三性，只是在很小的应力范围内（!表1／3的混凝土抗压设计强度）现为弹性，因此在不同的应力阶段联系应力—应变

关系的材料模量是一个变数，称为变形模量.但是高性能混凝土的应力—应变曲线直到破坏几乎一直为线性，因而对高性能混凝土可以一个确定的常数作为弹性模量.和普通混凝土一样，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结构设计与分析中的

［1］一个重要材料参数，即

!=""lat／ax

其中，""lat为徐变试验中试件水平方向应变；ax为试件的轴向变形.

本文作者对目前国内外研究人员通过试验得出

收稿日期：2003-04-15基金项目：教育部科技研究重点资助项目（；高校博士点基金资助项目（03040）20030004002）作者简介：王元丰（，男，黑龙江嫩江人，教授，博士.email：1965—）cyfWang!http://www.77cn.com.cn

结果进行了对比与总结.

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试验

在混凝土强度不超过60MPa时计算公式中，式（3）

所得弹性模量值最小，但在强度超过60MPa后，式（计算所得弹性模量值则介于式（和式（之间.3）5）4）用式（所得弹性模量值总是最大的

.这说明各国弹

4）性模量的计算公式差别较大.

!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，弹性模量较高.尽管粗集料用量较低，但综合的结果与同强度的普通混凝土的弹性模量相当.对于使用普通集料的高强度高性能混凝土来说，其弹性模量和单纯高强度混凝土的弹性模量相当.强度超过60MPa时，弹性模量增加更缓慢.

不振捣的高流动混凝土（自密实混凝土）因粗集料用量明显地少于其它高性能混凝土，故使用相同品种集料、强度相同时，其弹性模量比普通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）及与标准圆柱体强度有关的经验公式计算混凝土的弹性

模量

［2］Ec=9.1!（fc

）1／3（1）式中，!、

fc为混凝土密度和抗压强度.（2）美国公路运输联合会（AASHTO）规范和ACi318建筑规范提出［3

］Ec=0.0439（z）1.5

（2）

或

Ec=4700

（3）式中，z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］前苏联

Ec=

5（4）

1.7+

fcL

中国

Ec=

5

2.2+

（5）fcL

式中，fcL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

+17753

（6）式中，60MPa"fc "100MPa.aidiraVaniEc=3375

（7）

式中，55MPa"fc "

125MPa.本文作者对式（3）～式（7）

进行了比较，结果见图1.从对比中可以看出在3个普通混凝土弹性模量

+b

（8）

①对于混凝土1a=5140，b=3189；②对于混凝土1a=5231，b=0；

③对于混凝土皿a=3807，b=12335.高性能混凝土1、1、皿的配合比及有关性能参数见表1.

式（8）是根据这3种混凝土的试验回归得到的，应该认为是试验值.从表2可以看出，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）差别则较大.而在只把弹性模量作为强度的函数公式中，式（3）和式（4）

则更精确些.S

第1期

表1王元丰等：高性能混凝土的弹性模量与泊松比

高性能混凝土拌和物配合比及性能

3.试件在相对湿度100%的环境中养护3个星期，

Tab.1

AggregateratiosandpropertiesofdifferentHSC使用材料

!"#水泥／（kg m-3）445404445粉煤灰／（kg m-3）11919045硅粉／（kg m-3）30--细骨料／（kg m

-3

）

588554831粗骨料／（kg m-3）11031135831水／（kg m-3）142151151减水剂／（mL kg-1）

0.840.840.84高效减水剂／（mL kg-1）

6.327.213.79水灰比

0.240.250.30!／

（kg m-3）2409

24162339!cm／M

pa81

85

62

表2

!种混凝土的弹性模量Tab.2

Calculationresultsof

elasticitymodulusof3HSCMpa公式!"#84973448227432631952399666786017246040470793951734256043332381834467504709144543538425396303703763086531103295177

30562

31116

27419

泊松比

B.persson通过实验研究了高性能混凝土的泊

松比［6］，试验所采用的圆柱形试件尺寸为直径55，长度300mm，共做了44个实验，一半为加载试验，另一半为加载661后的卸载试验.

根据实验B.persson得出如下结论：

（1）该项研究所得到的高性能混凝土的平均泊松比为

"=0.14 0.02；（2）

含花岗岩骨料的混凝土，其泊松比为"=0.18 0.02；（3）具有良好工作度的掺石英岩混凝土的泊松比 …… 此处隐藏：7190字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……