輕骨料混凝土的力學(xué)性能研究解析

1、輕骨料混凝土的力學(xué)性能研究作 者：指導(dǎo)教師：摘要：隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑功能的要求日益提高，加之建筑節(jié)能要求，輕骨料混凝土成為未來混凝土的發(fā)展方向。本文主要介紹了關(guān)于輕骨料混凝土的特點(diǎn)、分類以及國(guó)內(nèi)外的研究狀況，重點(diǎn)研究了輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度兩種力學(xué)性能，并在此基礎(chǔ)上，按照有關(guān)規(guī)定與現(xiàn)有的研究成果，通過分析得到了輕骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度分別與軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度的換算關(guān)系。關(guān)鍵詞：輕骨料混凝土；抗壓強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；換算關(guān)系A(chǔ)bstractSince the advent of concrete, to reduce the dead weight of the

2、concrete has been an important issue. With the continuous development of building technology, architectural features increasing, coupled with the building energy efficiency requirements, lightweight aggregate concrete future direction of development of concrete. This paper describes the characterist

3、ics of lightweight aggregate concrete, classification and research status at home and abroad, focusing on lightweight aggregate concrete compressive strength, tensile strength, two mechanical properties, and on this basis, in accordance with the relevant provisions of the existing research by analyz

4、ing the lightweight aggregate concrete cube compressive strength and axial compressive strength, axial tensile strength scaling relations.Keywords: lightweight aggregate concrete; compressive strength; tensile strength; conversion relationship目 錄第1章 緒論11.1概述11.2輕骨料的特點(diǎn)與分類1輕骨料混凝土的特點(diǎn)2輕骨料混凝土的分類21.3輕骨料的研

5、究狀況3輕骨料混凝土的國(guó)外研究狀況3輕骨料混凝土的國(guó)內(nèi)研究狀況31.4本文研究的意義與主要內(nèi)容4第2章 輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度的研究52.1抗壓強(qiáng)度概述52.2輕骨料混凝土的抗壓性能52.3立方體抗壓試驗(yàn)及結(jié)果分析6試驗(yàn)方法6立方體抗壓試驗(yàn)結(jié)果分析62.4輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響因素72.5本章小結(jié)7第3章 輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度的研究93.1抗拉強(qiáng)度概述93.2輕骨料混凝土的抗拉性能93.3劈裂抗拉試驗(yàn)與結(jié)果分析10試驗(yàn)方法10劈裂抗拉試驗(yàn)結(jié)果分析103.4本章小結(jié)11結(jié)論12致謝13參考文獻(xiàn)14第1章 緒論1.1概述自19世紀(jì)20年代以來，經(jīng)過硅酸鹽水泥，混凝土出現(xiàn)，憑借其原料一應(yīng)俱全，

6、抗壓強(qiáng)度高，耐久性，低成本，低功耗的特點(diǎn)，已被廣泛使用。然而混凝土材料的抗拉和抗折強(qiáng)度卻很低，為了改善這種現(xiàn)象，于1850年出現(xiàn)了鋼筋混凝土，大大提升了混凝土的發(fā)展速度。安克雷奇出生于1928年，在法國(guó)制造預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)一步提高混凝土的抗裂性，拉伸強(qiáng)度和耐久性，拓寬領(lǐng)域的具體應(yīng)用。1910年美國(guó)H. F. Porter發(fā)布時(shí)間短纖維增強(qiáng)混凝土的一份研究報(bào)告，直到1963年J.P.Romualdi和G.B.Baston發(fā)表了一系列關(guān)于鋼纖維混凝土裂紋開展的機(jī)理，提出了纖維間距理論，才開始了這種新型復(fù)合材料的實(shí)用化開發(fā)研究階段123。更大程度的應(yīng)用纖維增強(qiáng)混凝土混凝土開裂，抗拉和抗彎強(qiáng)度，混凝土的

7、應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著建筑技術(shù)的不斷提升，未來建筑正逐步向高層，超高層以及大跨度發(fā)展，另外，人類對(duì)環(huán)境保護(hù)與能源節(jié)約的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，所以混凝土今后將主要沿著高強(qiáng)、輕質(zhì)、高性能、復(fù)合、環(huán)保以及節(jié)能的方向發(fā)展。為滿足未來超高層(1000m以上)，超大跨度（300500m以上)結(jié)構(gòu)的需要，目前一般有兩種途徑4：第一，采用超高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度提高一倍，就相當(dāng)于自重下降一半。第二，選用人造輕骨料。輕骨料具有表面粗糙多孔的特點(diǎn)，一方面吸收水分可以改善材料的界面粘結(jié)，從而提高其整體強(qiáng)度，另一方面，水分在養(yǎng)護(hù)期間釋放出來有利于水泥可以進(jìn)行充分的水化作用。另外，輕骨料混凝土還具有較好的物理力學(xué)性能、熱工性能、耐

8、久性能和無堿骨料反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展輕骨料混凝土是混凝土向輕質(zhì)、高強(qiáng)、環(huán)保等方面發(fā)展的主要途徑5。1.2輕骨料的特點(diǎn)與分類輕骨料混凝土又稱為輕集料混凝土（Light Weight Aggregate Concrete 簡(jiǎn)稱LWAC）,是指用輕粗骨料、輕細(xì)骨料（或普通砂）、膠凝材料和水，必要時(shí)加入化學(xué)外加劑和礦物摻合料配制而成的，并目在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下， 28天齡期的干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土4。輕骨料混凝土的特點(diǎn)與普通混凝土相比，輕骨料混凝土的最大特點(diǎn)就是多孔。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，輕骨料混凝土的許多優(yōu)勢(shì)，主要是重量輕，強(qiáng)度高，保溫性能好，防火性，抗震性能好，抗?jié)B性和經(jīng)濟(jì)環(huán)保。雖然普

9、通骨料的強(qiáng)度高于多孔輕骨料，但輕骨料的空隙具有吸收水分的作用，增加了骨料和水泥石的粘結(jié)力。因此，周圍的聚集體形成的固體水泥凈漿外殼體的側(cè)向變形的總接收的約束，聚集一個(gè)三向應(yīng)力狀態(tài)下的極限強(qiáng)度得到了改善，從而輕骨料混凝土的強(qiáng)度也接近普通混凝土。輕骨料混凝土的分類輕骨料混凝土的種類繁多，通常采用以下三種方法進(jìn)行分類：（1） 根據(jù)細(xì)骨料的不同分類表1.1 輕骨料混凝土依據(jù)細(xì)骨料不同分類混凝土名稱細(xì)骨料品種全輕混凝土細(xì)骨料全部采用輕砂，如粉煤灰砂、陶砂等砂輕混凝土細(xì)骨料部分或全部采用普通天然砂（2） 根據(jù)粗骨料的不同分類表1.2輕骨料混凝土依據(jù)粗骨料不同分類類別輕骨料品種輕骨料混凝土堆密度（kg/m3

10、）抗壓強(qiáng)度范圍（MPa）天然輕骨料混凝土浮石1200180015.020.0火山灰多孔凝灰?guī)r工業(yè)廢料輕骨料混凝土爐渣1600180020.030.0碎磚自燃煤矸石膨脹礦渣珠粉煤灰陶粒1600180040.050.0人造輕骨料混凝土膨脹珍珠巖800140010.020.0頁巖陶粒800140030.050.0粘土陶粒（3） 根據(jù)用途分類表1.4輕骨料混凝土按用途分類類別混凝土強(qiáng)度等級(jí)（MPa）混凝土堆密度范圍（kg/m3）用途保溫輕骨料混凝土C5.0<800主要用于要求保溫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或熱工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土C5.0 C7.5C10 C15<1400主要用于不配筋或少配筋的圍護(hù)

11、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土C15 C20C25 C30C40 C50<1900主要用于承重的配筋構(gòu)件、力構(gòu)件或構(gòu)筑物1.3輕骨料的研究狀況輕骨料混凝土的國(guó)外研究狀況1920年左右開始使用人造輕骨料，到1928美國(guó)將這種方法應(yīng)用到商業(yè)生產(chǎn)中。第二次世界大戰(zhàn)之后西歐才開始生產(chǎn)輕骨料。因缺少天然的普通骨料，美國(guó)和前蘇聯(lián)只能大量生產(chǎn)并使用人造輕骨料，在這兩個(gè)國(guó)家輕骨料混凝土得到迅速發(fā)展。然而，自50年代中期，美國(guó)采用輕骨料混凝土取代普通混凝土，修建了休斯敦貝殼廣場(chǎng)大廈6并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，使得高性能輕骨料混凝土越來越受到了重視。90年代初期，在普通輕骨料混凝土的研究基礎(chǔ)上，英國(guó)、挪威和日本等國(guó)

12、家先后對(duì)高強(qiáng)輕骨料混凝土和高性能輕骨料混凝土進(jìn)行了研究。美國(guó)自1993年以來，輕巧的年度總使用量一般維持在3.5億至4.15億噸的水平，包括結(jié)構(gòu)混凝土量80萬噸。當(dāng)前，在美國(guó)輕骨料的61%都用于了混凝土空心砌塊的生產(chǎn)。1996年，日本開始研究鋼纖維增強(qiáng)輕骨料混凝土，1999年便投入使用。日本開始了高性能輕骨料，纖維增強(qiáng)輕骨料混凝土粉煤灰高強(qiáng)輕骨料混凝土的性能和自密實(shí)輕骨料混凝土構(gòu)件，材料特性和設(shè)計(jì)。挪威也已開始研究在高層，超高層，大跨度建筑鋼 - 輕骨料混凝土進(jìn)度。輕骨料混凝土的國(guó)內(nèi)研究狀況與國(guó)外輕骨料混凝土的發(fā)展相比，我國(guó)的輕骨料混凝土起步較晚。最初研究人造輕骨料是在50年代，但我國(guó)所配制的

13、輕骨料混凝土一般密度大，而強(qiáng)度低，所以限制了它的發(fā)展和應(yīng)用。到了90年代，我國(guó)輕骨料混凝土在承重結(jié)構(gòu)當(dāng)中的應(yīng)用并沒有得到提高，反而下降了，而在墻體材料的應(yīng)用中發(fā)生了變化。當(dāng)前對(duì)建筑功能性要求不斷提高，建筑節(jié)能意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)高強(qiáng)、高性能輕骨料混凝土的應(yīng)用與研究受到人們的重視，因而得到了迅猛的發(fā)展。在2003年，人工輕骨料陶粒生產(chǎn)約3.8萬立方米，在20世紀(jì)七，八十年代，平均每年生產(chǎn)6.3倍，1993年產(chǎn)量的2.9倍，1996年產(chǎn)量的1.5倍，2001年產(chǎn)量的1.2倍7。在2002年，中國(guó)最重要的人造陶瓷粘土，可以約占總數(shù)的70以上，其次是頁巖粉煤灰陶粒賬戶大約只有總量的8。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我

14、國(guó)陶粒的使用情況為：大多使用超輕陶粒與普通陶粒的陶?；炷列⌒推鰤K，大約占76%；主要選用超輕陶粒與普通陶粒的陶?；炷涟宀拇蠹s占11%；全部使用高強(qiáng)陶粒的現(xiàn)澆高強(qiáng)陶?；炷?，約占1.6%；主要選用超輕陶粒與普通陶粒的在其他方面的應(yīng)用，約占11.4%。應(yīng)用情況同國(guó)外的比較接近，但是在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)混凝土、高速公路、聲屏障和各類防濕保溫防凍陶粒填料等方面的應(yīng)用相對(duì)較少。目前我國(guó)的技術(shù)可以配制抗壓強(qiáng)度為70MPa的結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土，而在實(shí)際工程中僅用到CL40。近幾年在橋梁工程中的使用雖有進(jìn)步，但最大跨度僅達(dá)35米。用于輕骨料混凝土的所有作品與舊橋的改造仍然是非常小的，應(yīng)用程序的特殊項(xiàng)目，如造船廠，石油

15、平臺(tái)，甚至沒有突破。1.4本文研究的意義與主要內(nèi)容隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)混凝土已不能滿足發(fā)展的需要，如高層、超高層以及大跨度建筑均因自重過大而難以實(shí)現(xiàn)，輕骨料混凝土的出現(xiàn)解決了這一問題。不僅減輕了建筑本身的自重，而且輕骨料混凝土輕質(zhì)高強(qiáng)，隔熱保溫性能好，耐火性能好，抗震性能好，抗?jié)B性能好以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保，因此，輕骨料混凝土成為未來混凝土發(fā)展的方向。輕骨料混凝土的特點(diǎn)，分類和研究，審查，分析研究輕骨料混凝土意義的研究。輕骨料混凝土的力學(xué)性能，本文主要分析的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，其各項(xiàng)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。第2章 輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度的研究2.1抗壓強(qiáng)度概述混凝土在結(jié)構(gòu)中主要承受壓力，抗壓性能是混凝

16、土最基本最重要的力學(xué)性能指標(biāo)8?；炷恋目箟簭?qiáng)度采用立方抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度來表示。立方體抗壓強(qiáng)度是確定的唯一基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度，或確定其它機(jī)械性能（如彈性模量，峰值應(yīng)變，延性系數(shù)，耐久性，破壞模式，多軸強(qiáng)度和變形的主要因素）和值。同普通混凝土相同，輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)也應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定9。實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往采用壓縮成員棱鏡（或圓柱），而不是一個(gè)立方體，棱柱體試件，以更準(zhǔn)確更真實(shí)地反映混凝土抗壓強(qiáng)度。選用棱柱體試件測(cè)量得到的抗壓強(qiáng)度為軸心抗壓強(qiáng)度，并將其作為以受壓為主的構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，而且它也是混凝土結(jié)構(gòu)最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。該研究顯示，當(dāng)棱鏡高縱橫比為34，在主壓縮部件測(cè)得的壓

17、縮強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度混凝土是幾乎相同的。但在實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸心抗壓強(qiáng)度很少直接測(cè)量，但測(cè)量的立方體抗壓強(qiáng)度，這是由于立方體試樣節(jié)約材料，操作簡(jiǎn)單，易于在測(cè)試過程中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)加載翻譯和離散小。2.2輕骨料混凝土的抗壓性能輕骨料混凝土與普通混凝土的抗壓強(qiáng)度是一個(gè)基本的機(jī)械性能。此外，與其他的機(jī)械性能指標(biāo)，如軸向壓縮強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度是密切相關(guān)的。輕骨料混凝土依據(jù)強(qiáng)度和容重進(jìn)行分類。按照28d的立方體抗壓強(qiáng)度，將輕骨料混凝土劃分為13個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，用來作為力學(xué)計(jì)算中的依據(jù)；按其容重又將輕骨料混凝土分為14個(gè)等級(jí)，用來作為選擇導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量，以及設(shè)計(jì)重量的依據(jù)。通常將

18、容重作為輕骨料混凝土的主要特性。然而，在實(shí)踐中，在輕骨料混凝土的壓縮強(qiáng)度在很大程度上取決于顆粒的強(qiáng)度，粒子與粒子密度的強(qiáng)度密切相關(guān)的。也就是說輕骨料混凝土越是致密，即容重越大，它的強(qiáng)度也就越大。一般情況，隨著混凝土容重的提高，混凝土強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，但這里要注意一下兩點(diǎn):第一，混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)具有下限。通常其平均強(qiáng)度不應(yīng)低于15N/mm2 。輕骨料中的顆粒強(qiáng)度較低，所以即便兩種混凝土在硬化后水泥砂漿的強(qiáng)度一樣，但結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)混凝土測(cè)得的強(qiáng)度仍比普通混凝土要低。因?yàn)橛不嗌皾{的密度有助于防止腐蝕，因此，輕質(zhì)混凝土能夠防止鋼筋銹蝕，雖其強(qiáng)度較低。第二，一定容重的輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度應(yīng)有一個(gè)上限值

19、。輕骨料混凝土的壓縮強(qiáng)度在很大程度上取決于其顆粒強(qiáng)度，顆粒強(qiáng)度和顆粒的堆積密度有密切的關(guān)系，應(yīng)具有的輕骨料混凝土的堆積密度的上限，當(dāng)然，其抗壓強(qiáng)度是上限，不論如何提高基板的強(qiáng)度（砂漿，水泥漿硬化），混凝土的上限值僅略有增加。當(dāng)基體材料的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的極限強(qiáng)度混凝土骨料，和其后的混凝土的強(qiáng)度很少會(huì)繼續(xù)增加。此種情況下，混凝土7天的抗壓強(qiáng)度也許已經(jīng)相當(dāng)于它的最終強(qiáng)度。因此，硬化強(qiáng)度隨時(shí)間而變化，適用于普通混凝土控制指標(biāo)，采用輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)是無效的。2.3立方體抗壓試驗(yàn)及結(jié)果分析試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)片是150×150×150mm的試驗(yàn)立方體的邊長(zhǎng)。首先取出養(yǎng)護(hù)好的試件

20、，用濕布擦拭干凈，檢查外觀并測(cè)量尺寸，然后計(jì)算試塊的承壓面積 (如同公稱尺寸相差小于1毫米，則按公稱尺寸計(jì)算)。測(cè)試使用200噸的壓力試驗(yàn)機(jī)，試樣下面的壓板中心放置在一個(gè)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)片的受壓面，使垂直于模制的頂表面上。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，在上壓板和試件接近時(shí)，為使接觸均衡需調(diào)整球座。試驗(yàn)機(jī)以每秒鐘O.5MPa的均勻的速度和連續(xù)負(fù)載應(yīng)用，試樣迅速變形破壞，停止轉(zhuǎn)動(dòng)完整的試件破壞，最后記錄的故障負(fù)荷試油門。立方體抗壓試驗(yàn)結(jié)果分析輕骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度依據(jù)下式計(jì)算: (2-1)式中：-輕骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（MPa） -破壞荷載（N） -試件承壓面積（mm2）徑的算術(shù)平均值的三個(gè)試塊從測(cè)試結(jié)果，作

21、為一組使用的試驗(yàn)片的抗壓強(qiáng)度時(shí)的三個(gè)測(cè)試值的中間值之差的最小值或最大值大于所述中間值15，不包括的最大值和最小值的中間值的值組的抗壓強(qiáng)度。如果兩個(gè)測(cè)量值與中間值的差值超過15的中間值的一組測(cè)試結(jié)果無效。本方法適用于軸心受壓立方體抗壓強(qiáng)度，彎曲彎曲，劈裂抗拉強(qiáng)度的實(shí)際測(cè)試值較大的離散數(shù)據(jù)處理。本試驗(yàn)立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表2-1。第一組為普通混凝土試件，第2、3,4組為輕骨料混凝土試件，但輕骨料的強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。表2-1 立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果組別最大荷載平均荷載(kN)抗壓強(qiáng)度（MPa）123170871570170831.5271070870070631.4374173672873532.7

22、475573876075133.4從表2-1中可以看出，輕骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度較普通混凝土試塊的強(qiáng)度要高，但提高的并不是很明顯。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2.4輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響因素 輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度受到許多因素的影響，主要介紹以下幾方面。第一，砂漿強(qiáng)度及W/C。砂漿強(qiáng)度提高，混凝土的整體粘結(jié)性能就會(huì)得到很好的改善，因而其抗壓強(qiáng)度增加。第二，集料強(qiáng)度。輕骨料混凝土的強(qiáng)度很大程度上取決于它的骨料強(qiáng)度，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以證實(shí)這一點(diǎn)，隨著骨料強(qiáng)度的增加，其抗壓強(qiáng)度同時(shí)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。第三，外加劑。研究顯示摻加外加劑如纖維，可以改善混凝土的性能，當(dāng)然抗

23、壓性能也可以得到一定得提高，但在抗拉方面效果更好。第四，同時(shí)還不可避免的受到以下因素的影響：養(yǎng)護(hù)齡期；濕度；溫度；集料的含水率；攪拌制度；砂率；成型工藝等。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，混凝土的強(qiáng)度也是逐步增加的，增長(zhǎng)速度剛開始較快，后來漸漸緩慢。試樣的溫度和濕度，它的蠕變和收縮產(chǎn)生巨大的影響，從而影響其強(qiáng)度。當(dāng)然，砂率和成型工藝也不同程度的影響著它的強(qiáng)度。2.5本章小結(jié)本章通過對(duì)輕骨料混凝土的抗壓力學(xué)性能展開研究，得到如下結(jié)論：第一，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度很大程度上取決于其顆粒強(qiáng)度，并且此值具有上限和下限。第二，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，輕骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度較普通混凝土試塊的強(qiáng)度要高，但提高的并不是很明顯

24、。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。第三，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度受到很多因素的影響，主要有砂漿強(qiáng)度及W/C、集料強(qiáng)度，外加劑等，以及一些不可避免的因素如養(yǎng)護(hù)齡期；濕度；溫度；集料的含水率；攪拌制度；砂率；成型工藝等。第3章 輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度的研究3.1抗拉強(qiáng)度概述混凝土是一種主要用于承受壓力的準(zhǔn)脆性材料，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它的抗壓強(qiáng)度，粗估計(jì)為抗壓強(qiáng)度的7%11%10 。往往是由于抗拉強(qiáng)度不足而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，其抗拉強(qiáng)度與變形性能也直接影響著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和承載力，與抗壓強(qiáng)度一樣，也是混凝土的最基本的力學(xué)性能之一，同時(shí)還是間接地衡量混凝土的抗剪強(qiáng)度

25、與沖切強(qiáng)度等力學(xué)性能的指標(biāo)。因此，我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范把軸向抗拉強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)指標(biāo)11。 現(xiàn)在對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度的測(cè)試方法主要有兩種:第一種是軸向拉伸試驗(yàn)，即直接拉伸試件。軸向拉伸試驗(yàn)可以直接而又準(zhǔn)確地得到混凝土的軸拉強(qiáng)度，在計(jì)算時(shí)也不需要作理論上的假設(shè)，測(cè)得的數(shù)據(jù)接近于實(shí)際混凝土構(gòu)件的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。然而，測(cè)試難以確保的物理幾何形狀的試樣，可能會(huì)發(fā)生部分拉測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確造成損害的。二是選擇間接測(cè)量立方體或圓柱體試件的拉伸強(qiáng)度混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)。但是間接測(cè)定混凝土抗拉強(qiáng)度的方法又難以擺脫試件尺寸效應(yīng)的影響，對(duì)劈拉試驗(yàn)，劈條的形狀和尺寸也是不可忽略的影響因素11。劈拉試驗(yàn)只能得到

26、劈拉強(qiáng)度值，而不能明確體現(xiàn)混凝土拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的關(guān)系。然而劈拉試驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單，只需增加簡(jiǎn)單的墊條和夾具，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的要求、試件尺寸和操作方法與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)相同，測(cè)得的結(jié)果的變異性比其他測(cè)試抗拉強(qiáng)度的方法也較小，所以在國(guó)際上本方法得到了廣泛地采用，而且被列入標(biāo)準(zhǔn)，例如日本JISAl113、美國(guó)ASTMC-49671和英國(guó)BS 1881 Part4等12。由于在理論上做了假定，抗折試驗(yàn)測(cè)得的抗折強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度也有一定差異。3.2輕骨料混凝土的抗拉性能混凝土的拉伸強(qiáng)度主要由骨料和硬化水泥漿之間的接合強(qiáng)度被確定，而且還由骨料和硬化水泥漿的抗張強(qiáng)度的影響。輕骨料的抗拉強(qiáng)度比普通骨料的要低，輕骨料混

27、凝土比普通混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度值低11%左右13; 輕質(zhì)混凝土硬化灌漿強(qiáng)度通常相當(dāng)于普通混凝土的抗壓強(qiáng)度，整體性好。正由于此，輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度取決于輕骨料的抗拉強(qiáng)度。輕質(zhì)混凝土中，抗拉破壞通常會(huì)貫穿較大的骨料顆粒，但在普通混凝土中，僅強(qiáng)度很高的混凝土才會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。對(duì)于低強(qiáng)度或中等強(qiáng)度的輕質(zhì)混凝土（劈裂強(qiáng)度或抗彎強(qiáng)度）的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度比，用于普通混凝土指標(biāo)是一樣的。但對(duì)高強(qiáng)度輕骨料混凝土，就顯然不同了。此外，所存儲(chǔ)的空氣在混凝土，輕質(zhì)混凝土的收縮大于普通混凝土的拉伸強(qiáng)度。如將這種情況考慮在內(nèi)，結(jié)構(gòu)用輕質(zhì)混凝土的抗拉強(qiáng)度(劈裂強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度)，可以按同等抗壓強(qiáng)度普通混凝土的對(duì)應(yīng)值的75

28、%-85%采用14?；炷量估瓘?qiáng)度可以從它與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系中計(jì)算得到。通過回歸分析，輕骨料混凝土的軸拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度關(guān)系式為，與普通混凝土的關(guān)系式相同15。試驗(yàn)研究顯示，混凝土抗壓強(qiáng)度相同，劈裂強(qiáng)度則主要取決于骨料的種類，在較小程度上和養(yǎng)護(hù)方法有關(guān)。濕潤(rùn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)的輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度，在抗壓強(qiáng)度比較小的范圍內(nèi)與普通混凝土相同，但高強(qiáng)輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度增量比普通混凝土要小一些16。輕骨料混凝土在空氣中固化，較低的拉伸強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度比也更低。輕骨料混凝土試件劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度作為其立方體抗壓強(qiáng)度的函數(shù)，然而，有一個(gè)明確的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果回歸所得關(guān)系式為，則可得輕骨料混凝土的軸拉

29、強(qiáng)度為17。3.3劈裂抗拉試驗(yàn)與結(jié)果分析試驗(yàn)方法本次測(cè)試使用150毫米x 150毫米x 150毫米的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件200T壓力試驗(yàn)機(jī)。首先取出養(yǎng)護(hù)好的試件，用濕布擦拭干凈，檢查外觀并測(cè)量尺寸，然后計(jì)算試塊的承壓面積將試件安置在試驗(yàn)機(jī)下面的壓板中心，使試件的承壓面垂直于成型時(shí)的頂面。開始試驗(yàn)機(jī)，上壓板與試樣密切接觸的平衡的需要，調(diào)整三通。試驗(yàn)機(jī)以每秒鐘O.5MPa的速度均勻而又連續(xù)的施加荷載，直至試件在AB線中部出現(xiàn)裂隙而斷裂破壞，記錄破壞荷載。劈裂抗拉試驗(yàn)結(jié)果分析輕骨料混凝土立方體試件的劈裂抗拉強(qiáng)度的計(jì)算公式如下: （3-1）式中：-輕骨料混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa） -破壞荷載（N） -試

30、件劈裂面面積（mm2）劈拉試驗(yàn)結(jié)果見頁表3-l。第一組為普通混凝土試件，第2、3,4組為輕骨料混凝土試件，但輕骨料的強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。表3-1 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果組別最大荷載平均荷載(kN)抗壓強(qiáng)度（MPa）12311081141201143.22978594922.63949299962.74981031001002.8從表3-1中可以看出，輕骨料混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土試塊的抗拉強(qiáng)度要低，比輕骨料混凝土抗拉強(qiáng)度的平均值低15%，與理論接近。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。3.4本章小結(jié)本章通過對(duì)輕骨料混凝土的抗拉力學(xué)性能展開研究，得到如下結(jié)論：第一，輕骨

31、料混凝土的抗拉強(qiáng)度取決于輕骨料的抗拉強(qiáng)度。第二，輕骨料混凝土的劈拉強(qiáng)度與其立方體抗壓強(qiáng)度有明顯的相關(guān)關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果回歸所得關(guān)系式為，則可得輕骨料混凝土的軸拉強(qiáng)度為17。第三，數(shù)據(jù)顯示，輕集料混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度低于普通混凝土砌塊的抗拉強(qiáng)度，低于15的平均值與理論方法，輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。結(jié)論隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑功能的要求日益提高，加之建筑節(jié)能要求，輕骨料混凝土將成為未來混凝土的發(fā)展趨勢(shì)。本文主要介紹了關(guān)于輕骨料混凝土的特點(diǎn)、分類以及國(guó)內(nèi)外的研究狀況，重點(diǎn)研究了輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，得出以下結(jié)論：第一，輕集

32、料混凝土重量輕，強(qiáng)度高，保溫性能好，防火性，抗震性能好，抗?jié)B性和經(jīng)濟(jì)環(huán)境優(yōu)勢(shì)。第二，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度值雖與軸心抗壓強(qiáng)度接近，但由于采用立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)試具有節(jié)省材料，方便測(cè)試的優(yōu)勢(shì)，故通常測(cè)試混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度。第三，雖軸向拉伸試驗(yàn)更能反映混凝土的抗拉強(qiáng)度，無需在理論上做任何假設(shè)，但實(shí)際中很難準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，通常采用劈拉試驗(yàn)，此方法簡(jiǎn)單易行，已被許多國(guó)家列入標(biāo)準(zhǔn)。第四，輕骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度比普通混凝土砌塊的強(qiáng)度，但增幅不是很明顯。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。第五，輕骨料混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度低于普通混凝土砌塊，輕骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度平均低于15的抗拉

33、強(qiáng)度，理論和方法。隨著輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度的增加，它的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。致謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文輕骨料混凝土的力學(xué)性能研究終于完成了，這意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束。首先我要感謝XXXX學(xué)院四年來給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，其次感謝XX系老師們對(duì)我們專業(yè)的關(guān)心與照顧，最后更要感XX老師為我們專業(yè)的發(fā)展與壯大所做出的不懈努力！非常感謝XX老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。XX老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，高度的敬業(yè)精神，兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生了重要

34、影響。她淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪，將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)與工作產(chǎn)生重要的影響。此外，我還要感謝我的同學(xué)XXX，XXX，在整個(gè)學(xué)習(xí)期間對(duì)我的熱心幫助，點(diǎn)點(diǎn)滴滴，不曾忘記。尤其是XX同學(xué)不厭其煩地回答我關(guān)于學(xué)業(yè)和論文方面的繁瑣問題，并幫忙查找資料，多有叨擾。最后，再次感謝所有關(guān)心和幫助過我的人?！奥仿湫捱h(yuǎn)兮，吾將上下而求索”，本科學(xué)習(xí)階段的結(jié)束不是一個(gè)句號(hào)，而是另一個(gè)全新的開始。也許道路崎嶇，跋涉艱難，卻希望可以執(zhí)著地走下去，終有所成!參考文獻(xiàn)1 J.P.Romualdi, G.B.Baston, Mechnics of Crack Arrest in Concrete J, Proc.ASCE, June,Vol.89, 1963,147-168.2 J.P.Romualdi, J.A.Mandel, Tensile Strength of Concrete Affected by Uniformly, Distributed and Closely Spaced Stort Length of Wire ReinforcementJ,ACI Journal, Proc.