粉煤灰高性能混凝土试件强度尺寸效应研究

混凝土试件的强度效应是普遍现象,对此,普通混凝土已有规范可依。而对近几年发展起来的高性能混凝土,其试件的强度尺寸效应有待于研究。本课题对掺30％粉煤灰的高性能混凝土试件的强度尺寸效应进行了系统研究,并对研究结果进行了统计分析。研究结果表明,对于C70左右的粉煤灰高性能混凝土,其试件强度尺寸效应比普通混凝土更加明显,小试对大试件的换算系数比相应普通混凝土低得多。     

混凝土强度尺寸效应的研究进展

从混凝土高强化角度探讨了强度尺寸效应研究的必要性，以及从试验研究和理论研究两方面介绍了国内外有关混凝土强度尺寸效应的研究状况，最后讨论不同研究方法存在的问题。     

不同强度等级混凝土抗压强度尺寸效应研究

采用统一的原材料、配合比、养护条件、试验龄期制作了3种尺寸、6种强度等级的162个混凝土立方体试件,在相同的加载条件下进行了抗压强度测定;研究了不同尺寸、不同强度等级的混凝土立方体试件抗压强度的尺寸效应。结果表明,混凝土立方体的抗压强度具有明显的尺寸效应,且不同强度等级的尺寸效应具有明显差异,强度等级越高,尺寸效应也越明显。该研究还建立了适用于不同尺寸、不同强度等级的混凝土立方体抗压强度尺寸效应律计算公式,可对不同尺寸、不同强度等级的非标准试件与标准试件间的尺寸效应进行计算。     

混凝土抗折强度尺寸效应的试验研究

为研究强度等级变化对混凝土材料抗折强度尺寸效应的影响,完成54组试件的抗折试验,获得试件尺寸为70 mm×70 mm×310 mm、100 mm×100 mm×400 mm和150 mm×150 mm×550 mm,强度等级为C20、C40以及C60混凝土试件的抗折强度。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件抗折强度之间的关系。对混凝土抗折强度的尺寸效应进行较系统研究,并应用Bazant尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应理论分析材料尺寸效应现象。结果表明:各强度等级的混凝土试件均存在尺寸效应现象;强度等级提高,试件的尺寸效应越明显;Bazant基于能量释放引起的尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应在本尺寸范围内与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围;提出的基于能量释放的修正尺寸效应率能够较好地适用于混凝土抗折强度尺寸效应的预测。     

不同强度等级混凝土尺寸效应的讨论

讨论了不同强度等级混凝土的尺寸效应.试验结果表明,随着强度等级的提高,抗压强度的尺寸效应表现得更为显著,而对弹性模量无明显影响;对纵向应变也较小,但对横向应变有一定影响,以小试块测得的应变值较大.高径比在1.5之内,对各强度等级的混凝土所测得的强度值均随高径比的减小而增大.     

碾压混凝土名义断裂韧度尺寸效应公式适用性的试验探讨

通过对碾压混凝土楔入劈拉试件断裂试验结果进行分析研究,得到了碾压混凝土的断裂韧度的尺寸效应规律.将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型计算结果的分析比较,确定了碾压混凝土断裂韧度尺寸效应所适用的公式.     

水泥混凝土高强化与强度尺寸效应

通过试验研究和数值分析（考虑比较特殊的情况）证实即使实验室尺度上混凝土强度很高，但如果其脆性很大，则在较大尺度上的强度完全有可能低于那些实验室尺度上强度比较低且脆性较小的混凝土     

混凝土立方体劈拉强度尺寸效应试验研究

为研究混凝土立方体劈裂抗拉强度尺寸效应现象,开展了不同强度等级边长的立方体试块劈裂抗拉试验,揭示了混凝土立方体劈裂抗拉强度尺寸规律,研究结果表明:不同强度等级下混凝土立方体劈裂抗拉强度均存在尺寸效应现象,强度等级越高,劈裂抗拉强度尺寸效应越显著。     

混凝土强度对劈拉强度尺寸效应影响的数值研究

为研究混凝土强度对劈拉强度尺寸效应的作用机理,创建混凝土细观力学分析模型,开展劈裂拉伸数值模拟,探讨混凝土强度对劈裂拉伸尺寸效应等宏观力学特性的影响,研究结论如下：（1）劈裂裂缝位于集中荷载作用线上,数值模拟的损伤模式和破坏强度与劈裂拉伸试验结果相吻合;（2）劈裂抗拉强度尺寸效应受混凝土强度的影响,强度等级越低,尺寸效应越不显著。     

混凝土强度尺寸效应的细观数值分析

首先使用混凝土细观模型对轴向拉伸试件进行了数值分析,然后,在1∶8的尺寸范围内对轴向拉伸试件的强度尺寸效应进行了比较分析.分析表明,试件的强度随试件尺寸的增大而减小.Bazant尺寸效应律和Carpinteri尺寸效应律都能较好地模拟混凝土材料的尺寸效应,对于抗拉强度的尺寸效应现象,Carpinteri多重分形尺寸效应律更为确切些.     

高强混凝土抗压强度试件尺寸效应的应用研究

通过对900余组高强混凝土标准尺寸试件和非标准尺寸试件抗压强度的统计分析,得出边长100 mm非标准立方体试件与边长150 mm标准立方体试件之间的强度换算系数为0.934,并以此为基础,制定了陕西省地方标准,以供广大工程技术人员使用。     

高强混凝土框架柱截面尺寸效应的变化规律

根据收集的117根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,用MATLAB软件编制的程序计算出试验柱的骨架曲线、屈服位移和屈服荷载、最大位移和最大荷载、极限位移和极限荷载、延性系数、弹性刚度、强化刚度、最大刚度和退化刚度、各滞回环面积和累计滞回环面积,并用ORIGIN软件一元线性拟合出各参数与截面面积或截面高度之间的关系式,然后根据ORIGIN软件回归结果分析了截面尺寸对框架柱承载力、延性、刚度及耗能的影响规律。结果表明:随着截面面积的增大,名义弯矩逐渐降低,试件承载力最大试验值与按照规范计算的最大承载力的比值逐渐减小,框架柱的延性逐渐降低; 随着截面高度的增加,框架柱的极限位移角逐渐降低,框架柱的强化刚度、退化刚度及最大刚度与弹性刚度的比值均逐渐增大,框架柱的平均耗能系数逐渐降低。     

普通混凝土与高强混凝土抗压强度的尺寸效应

通过对27组边长为100,150,200mm,强度等级为C20,C40和C60的普通混凝土和高强混凝土立方体试件进行抗压试验,系统研究了不同强度等级普通混凝土和高强混凝土试件立方体抗压强度的尺寸效应,建立了强度等级与立方体抗压强度尺寸效应的关系,得到了普通混凝土和高强混凝土抗压强度尺寸效应的临界尺寸和临界强度,提出了立方体抗压强度尺寸效应律的计算公式,并通过试验数据验证了该公式的适用性.试验结果表明：普通混凝土与高强混凝土的立方体抗压强度均具有较明显的尺寸效应现象,强度等级越高,尺寸效应越明显,C20混凝土立方体抗压强度尺寸效应度约为C60混凝土的55%.     

小直径芯样检测混凝土强度尺寸效应探讨

分析了小直径芯样的尺寸效应、影响因素,探讨了芯样直径与粗骨料最大粒径之比和粗骨料在芯样表面的分布情况对测试强度的影响规律,提出了小芯样评定混凝土强度的方法。     

高强混凝土立方抗压强度的尺寸效应

根据GB／T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》编制组的155组标准试验数据，分析了高强混凝土立方抗压强度的尺寸效应，并对试件尺寸换算系数提出了建议．     

高强混凝土回弹仪检测精度的试验研究

针对行业标准《高强混凝土强度检测技术规程》和《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(送审稿)中存在的问题,对标称动能为4.5J(GHT450型)和5.5J(ZC1型)两种回弹仪的检测精度进行了试验研究。结果表明,4.5J(GHT450型)回弹仪的检测精度比5.5J(ZC1型)回弹仪高。     

混凝土断裂尺寸效应律的探讨

混凝土结构断裂破坏的尺寸效应现象是８０年代初兴起的热点问题。本文在前人研究成果的基础上,对混凝土断裂尺寸效应律公式进行了探讨,建立了混凝土断裂韧度与试件尺寸之间的关系,并用试验数据进行了验证。     

预应力混凝土梁疲劳可靠性及尺寸效应试验研究

为研究预应力混凝土梁在承受疲劳荷载后的可靠性变化及尺寸效应产生的影响,现对3根不同尺寸的预应力混凝土简支梁开展疲劳试验,采集试验数据并运用已有的可靠性计算方法对试验梁的可靠性进行初步的验算,通过对比不同尺寸试验梁的疲劳数据得到尺寸效应对试件承载力等性能的影响,计算试件在不同疲劳次数后的可靠度并对比计算结果分析其可靠性变化。分析试验结果发现,随着疲劳次数的增加,试件的可靠性逐渐降低;受拉区混凝土和受拉钢筋的疲劳可靠性均低于受压区混凝土和受压钢筋;在相同的疲劳循环次数下,尺寸较小构件在相同疲劳次数下的可靠性更低。     

水泥砂浆断裂韧度与强度的边界效应和尺寸效应

通过不同尺寸水泥砂浆试件的三点弯曲试验及强度试验,研究了水泥砂浆断裂韧度与强度等材料参数的边界效应和尺寸效应.结果表明:对于强度参数,随着试块尺寸的增加,强度指标逐渐降低;对于断裂参数,若不考虑虚拟裂缝扩展,试件高度H需达到0.47m才能满足线弹性断裂力学条件;若考虑峰值荷载时的虚拟裂缝扩展,则试件高度H为0.50m时,才接近但仍不能完全满足线弹性断裂力学条件.为了区别于现有尺寸效应模型关注的"绝对尺寸",提出了"相对尺寸"的概念,用来研究确定材料参数的尺寸效应.重点考虑砂浆颗粒尺寸对材料准脆性断裂的影响,给出了满足线弹性断裂力学条件、无尺寸效应的水泥砂浆断裂韧度及弯曲抗拉强度的确定方法.     

钢筋混凝土梁的弯曲性能尺寸效应试验研究

进行了抗压强度为 46.5~50.6 MPa,截面高度为250~1000 mm的钢筋混凝土试件弯曲性能试验。与相同尺寸和配筋的高强混凝土试件（fcu = 72.1~72.4 MPa）的试验结果进行了对比分析,从受弯承载力和变形能力两个方面研究了钢筋混凝土试件的受弯性能尺寸效应。研究表明,截面尺寸的变化对钢筋混凝土构件的名义开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩没有明显影响,对位移延性和塑性铰区塑性转动能力有显著影响,试件的位移延性系数和塑性铰转动能力随截面高度的减小而减小,并且普通混凝土试件和高强混凝土试件的尺寸效应规律基本相同,与混凝土强度无关。试验结果表明,不同混凝土强度和截面高度试件的塑性铰区长度均为1倍截面有效高度。