第４２卷第８期交通標準化
２０１４年４月
強度等級對混凝土動態抗壓特性的影響分析
王濤（石家莊市西柏坡高速公路管理處，河北石家莊０５００００）
摘要：混凝土的動態與靜態力學特性有很大的不同。為了明確混凝土在動態荷載作用下的抗壓特性，以及強度等級對其動態抗壓特性的影響，通過試驗得出各等級混凝土在高應變速率下的力學效能相較於靜態時力學效能的變化，為建立動態作用下的混凝土力學本構關係打下基礎。
關鍵詞：動態受壓；混凝土；抗壓強度；彈性模量中圖分類號：ｕ４１４．０１
文獻標識碼：ａ
文章編號一ｏ３
ｗａ ｇｔａｏ
ｏ引言拌水為普通自來水，減水劑為高效能聚羧酸減水
劑。一般試件的高寬比應為２～３，本試驗採用的試件為的稜柱體，是在振動台上振搗密實，２４ｈ後拆模，在標養室內養護２８ｄ，然後在自然條件下養護。試驗時混凝土的齡期為
９０±１０ｄ
混凝土是一種由骨料、水泥、砂子、水以及
外加劑經均勻攪拌而成的一種混合料，混凝土在
現代結構工程中應用非常廣泛，幾乎涵蓋土木工程的全部領域。混凝土在動力荷載作用下的力學
特性與靜荷載下的特性具有很大的差別，如何明確混凝土在動態荷載作用下的力學特性，以保證其在結構工程使用中的安全性，需要深入研究。
因此，研究動態作用下混凝土在實際工程中的受力效能至關重要 １。
１混凝土單軸動態抗壓特性試驗
１．２試驗裝置
本試驗採用美國ｍｔｓ液壓伺服系統並對其進
行了一定的剛性輔助改造，以保證試驗順利完
成。此載入系統可以通過設定執行時間、位移對混凝土試件實行一定應變速率的載入。該裝置能
夠施加的最大壓力為６５（ 。
１．１試驗試件
混凝土採用小型攪拌機自行攪拌。水泥採用奎山ｐ．０４２．５普通矽酸鹽水泥，細骨料為級配ⅱ區中砂，粗骨料為碎石，石子最大粒徑為２０ｍｍ，攪
ｌ＿３資料採集裝置
本次試驗利用系統作為主要的
資料採集裝置來採集試驗資料。該裝置的最大取樣頻率為１ｍｈｚ，解析度為１６ｂｉｔ。裝置自身帶有８
收稿日期：２０１３—１ｌ一２８
交通標準化２０１４年４月
個通道應變訊號採集能力，可以將採集的訊號經
過數位化轉換後送交主控制器進行儲存和資料處
理 。表２應變速率為１￣１０。／ｓ時混凝土的抗壓強度（單位：ｍｐａ）
混凝土強度等級ｃ３ｏ
１１－４試驗方案
本試驗主要研究１×１０一ｚ／ｓ應變速率下混凝土的動態抗壓強
２度及變形特性，取ｃ３０下的抗壓強度及變形特性數值為參考量。各標號混凝土在載入速率１×１０—２／ｓ下至少試驗３個試件，因此共需要至少１８個７０ｍｍ￣
平均值的稜柱體試件。若試驗過程中發現試件的離散性較大，則增加試件數量，以保證數
據的完整和準確 。１．５試驗過程
重５０謇
墨２０。ｏ
試驗之前試件的處理、裝置的安裝、除錯工作等都是決定試驗成功與否的關鍵因素。必須選擇表面沒有出現裂紋的試件，防止由於試件本身的強度降低引起試驗的誤差。另外，要選擇底面
混凝土等級
圖１不同應變速率下混凝土的抗壓強度
分析圖１可得，應變速率為１×１０ ／ｓ時混凝土
和頂面都光滑的試件，防止出現偏心和套箍現
象。找出應變片的貼上平面，對試件進行打磨、清洗。在處理的試件面上中心位置塗上一層ａｂ膠水，水平方向貼上３０ｍｍ￣５ｍｍ的應變片，垂直方向貼上ｌｏｏｍｍｘ５ｍｍ的應變片。
在試驗過程中，調
的抗壓強度作為準靜態抗壓強度，ｃ３０、ｃ３５、
混凝土的動態抗壓強度在應變速率增至１￣１０—２／ｓ時均有較為明顯的提高，但是增大的幅度沒有一定的規律。應變速率為１ｘｌｏ－／ｓ時混凝土的抗壓強度為準靜態抗壓強度，在應變
整蝶形彈簧，使彈簧輕輕頂住，預加１０ｋｎ的力，
看是否有變化，並觀察兩隊應變片的變化是否滿
速率為１ｘｌｏ ／ｓ時相對於ｌｘ１０ ／ｓ應變速率下，各等
級混凝土的抗壓強度分別增加了３５．５０％、
通足要求，如果不滿足則繼續調整，直到滿足條件為止。待試件位置調整完畢，卸掉預加荷載，以設定的載入速率正式載入。取樣的頻率依載入速
過以上分析，可以得到初步結論：不同等級混凝
土的極限抗壓強度在應變速率為ｌｘｌｏ ／ｓ時增大幅
率而定，載入至試件破壞後，拆除試件，記錄數
據檔案２試驗結果分析
度並不一樣，具有一定的離散型，隨著混凝土等級的提高，在高應變速率下混凝土抗壓強度的增
長比例有降低的趨勢。
２．２各強度等級混凝土的抗壓峰值應變
各強度等級混凝土的抗壓峰值應變試驗結果
見表３、表４。
表３應變速率為ｌｘｌｏ ／ｓ時混凝土的抗壓峰值應變
混凝土強度等級ｃ３０ｃ３５
ｌ２．１各強度等級混凝土的抗壓強度
不同應變速率下的混凝土抗壓強度試驗結果見表１、表２和圖ｌ。
表１應變速率為ｌｘｌｏ ／ｓ時混凝土的抗壓強度（單位：ｍｐａ）
混凝土強度等級 ｃ３０
１２３２
１３８４１ ２８２
平均值平均值
第４２卷第８期王濤：強度等級對混凝土動態抗壓特性的影響分析６７
表４應變速率為ｌｘｌ０。／ｓ時混凝土的抗壓峰值應變
混凝土強度等級
ｃ３０３
ｌ４５６１４５０
１４０８
平均值混凝土的抗壓峰值應變為混凝土的抗壓應力
應變曲線上，混凝土受到最大應力時對應的最大
應變。從表３、表４可以看出，荷載的應變速率會對不同等級混凝土的抗壓峰值應變產生一定的影
響。一些學者（肖詩云、ｄｉｌｇｅｒ和ｈｕｇｈｅｓ）認為混
凝土的極限壓應變隨著應變速率的增加而降低嘲。
而另外一些研究人員（閆東明和ａｈｍａｄ）則認為混凝土的極限壓應變隨著應變速率的增加而增加 。以應變速率１ｘ１０一下的抗壓
峰值應變為準靜態抗壓峰值應變，在應變速率１×１０ ／ｓ下，各等級混凝土的抗壓峰值應變幾乎沒有什麼變化，而ｃ４５之後抗壓峰值隨著混凝土等級的提高有略微的降低，但很不明顯。這與前者的研
究有很大不同。
２．３各強度等級混凝土的抗壓彈性模量
各強度等級混凝土的抗壓彈性模量試驗結果見表５、表６和圖２。
表５應變速率為ｌｘｌ０ ／ｓ時混凝土的彈性模量
（單位混凝土強度等級ｃ３ｏ
ｃ３５ｃ４０ｃ４５
ｃ５０ｃ５５
３平均值
表６應變速率ｌｘｌ０。／ｓ時混凝土的彈性模量
（單位混凝土強度等級１２
３平均值
６０皇５０
色４０３０
—ｌ×１＿１×ｌｏ一ｌｊ
０ｃ３０
ｃ３５ｃ４０
ｃ４５ｃ５０
ｃ５５混凝土等級
圖２不同應變速率下混凝土彈性模量比較
彈性模量是表徵混凝土剛度的技術引數，是研究混凝土結構在不同荷載作用下的變形特性必
不可少的基礎引數 ～。從表５、表６和圖２可以看出，１￣１０ ／ｓ下的彈性模量為準靜態彈性模量，在應變速率為１×１０ ｓ時，六種不同強度等級的混凝
土其彈性模量相較於應變速率為１×１０ ／ｓ時都有相
應的提高，且提
高的幅度在不斷變大。根據圖表中的資料詳細計
算可得，ｃ３０～ｃ５５混凝土彈性模量的增長幅度分別為
各級強度混凝土彈性模量在高應變速率（１￣１０ ８）下增加的幅度都在２０％左右。
３結論（１）六種強度等級的混凝土其抗壓強度均隨著應變速率的增大而提高，以應變速率為ｌｘ１０ ／ｓ
時的抗壓強度作為準靜態抗壓強度，在應變速率
為ｌｘ１０—２／ｓ時
混凝土抗壓強度依次增加
（２）在應變速率為１×１０ ／ｓ時混凝土的抗壓峰值應變幾乎沒有變化，而
混凝土的抗壓峰值隨著混凝土等級的提高有略微的降低。
（３）在應變速率為ｌｘ１０ ｓ時，六種不同強度等級的混凝土其彈性模量相較於應變速率１×１０ ／ｓ下混凝土的彈性模量都有相應的提高，各級混凝
土增加幅度比較穩定
ｃ５０、ｃ５５混凝土的彈性模量增加幅度分別為：
２２．２２％。各級混凝土彈性模量在高應變速率（１×
１０ ｓ）下增加的幅度都在２０％左右。
（下轉第７０頁）
７０交通標準化２０１４年４月
ｇｍ／隧蛙 ｈ
３處理效果檢測
（１）壓實度與彎沉值檢測
在公路路基施工過程中，壓實度與彎沉值常被用作控制路基施工壓實質量的指標。為了保證新老
路基結合部工後不出現路面開裂，必須使新老路基
處理後的彎沉值和壓實度滿足設計要求（彎沉合格
由於現場各個觀測斷面的沉降規律基本一
∞∞∞∞∞∞
致，故本文只給出了變形較大的斷面ｋ４２＋５００處的ｏ１
２３４５
觀測結果。結果顯示，改擴建初期沉降較快，一年後沉降基本穩定，其最大不均勻沉降為０．１４ｍｍ，說明結合部位的設計及施工處置措施較
為合理。
４結論值為８０ｍｍ，壓實度合格值為９６％）。表１列出了部分有代表性的彎沉值和壓實度。從表１可看出，處
理後的彎沉值及壓實度完全滿足設計要求。
表１處理後的彎沉值和壓實度
樁號減小新老路基的不均勻沉降是解決新老路基
結合部位路面開裂問題最根本的措施，為此通過對地基處理、路基填料的選擇及新舊路基銜接處理等８個環節採取嚴格的處置措施，使得某改擴建
工程在經歷兩個雨季後最大不均勻沉降僅為
０．１４ｍｍ，未出現路面開裂病害。參考文獻：
【１］周磊．高速公路改擴建工程方案研究【ｄ］．西安：長安大
學，２０１０．
彎沉值／ｍｍ
壓實度（％）
（２）兩個雨季後的工後沉降檢測
路基的工後沉降一直是公路建設過程中最受
【２］邵明亮．舊路加寬改建設計與施工技術研究【ｄ】．西安：
長安大學，２００９．
關注的問題。路基工後沉降的大小，不僅是正確
認識和評價其路基穩定性的基礎，同時也是檢驗
【３］桂炎德，徐立新．滬杭甬高速公路（紅墾至沽渚段）拓
寬工程設計ｉｊ１．華東公路
【４］高翔，劉松玉．軟土地基上高速公路路基擴建加寬中的
關鍵問題ｆｊ１．公路交通科技楊小峰．高速公路改擴建工程軟土地基段路基加寬施工
技術研究［ｄ１．大連：大連理工大學，２００６．
低等級公路改擴建過程中新老路基結合部位設計
及施工處置措施合適與否最有力的依據。
時間／ｄ０４０
８０１２０
１６０２００
２４０２８０
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公路路基設計規範【ｓ】．北京：人民交
通出版社，２００４．
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圖２現場ｋ４２＋５００處工後沉降觀測結果
（上接第６７頁）
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參考文獻：
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大學，１９９４．
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混凝土強度等級
按照 普通混凝土力學效能試驗方法標註 gb t50081 2002，製作邊長為150mm的立方體在標準養護 溫度20 2 相對濕度在95 以上 條件下，養護至28d齡期，用標準試驗方法測得的極限抗壓強度，稱為混凝土標準立方體抗壓強度，以fcu表示。按照gb50010 2010 混凝土結構設計規範 規...
混凝土抗壓強度試驗委託單WT
1 取送樣見證人簽章 委託編號 kf 2011試驗編號 委託日期 2012 年 1 月 4 日建設單位 利源房地產開發 委託單位 遼寧金帝第一建築工程公司工程名稱 利源 帝景a區 施工部位 車庫頂板13 14 19 21 m n p q設計強度等級 c35早強防凍 冬施 17 18 19 21 q ...
回彈法檢測混凝土抗壓強度檢測方案
一 工程概述 1 工程名稱監督編號 2 構件型別 梁 板 柱 基礎 其他待檢構件總數量 澆注日期砼設計強度等級 實檢構件數量 3 委託檢測原因 4 商品砼 是 否 幫浦送 是 否 檢測方式 單個檢測 批量檢測 二 制定依據 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程 jgj t 23 2010及其他有關規定 ...