预应力混凝土连续梁弹性模量影响因素浅析.doc

预应力混凝土连续梁弹性模量影响因素浅析
唐威具岩
（中铁隧道集团有限公司工程试验中心）

摘要:通过对铁路悬臂浇筑预应力混凝土连续梁施工中进行的试验研究，探讨了影响现代多组分混凝土弹性模量的各种因素，并对混凝土的抗压强度与弹性模量之间的关系进了说明，为悬臂浇筑预应力混凝土连续梁施工提供了一些有益的技术帮助。
关键词:混凝土弹性模量影响因素
1前言
弹性模量是混凝土重要的力学性能，它反映了混凝土所受应力与所产生应变之间的关系，是计算钢筋混凝土结构的变形、裂缝开展和大体积混凝土的温度应力所必需的参数之一。
我公司承建的渝利铁路Ⅳ标段的桥梁工程采用挂篮分段悬臂浇筑施工的有2座特大桥和6座大桥，设计要求混凝土抗压强度为C55，28d弹性模量值达到35.5GPa，现浇预应力混凝土张拉前实行抗压强度和弹性模量双控，要求张拉前混凝土的抗压强度达到设计值的95％，弹性模量达到设计值的100％。本研究主要探讨组成混凝土多物相复合材料对混凝土弹性模量的影响。
2混凝土的弹性模量
混凝土是一个多物相、多孔性的复合材料，其主体是颗粒堆聚体，存在界面过渡区，且过渡区有原生微裂缝。受力下，界面裂缝的扩展、颗粒间的滑移、孔隙中水的迁移等因素导致产生塑性变形。组成混凝土的各相组分、混凝土本身的弹性模量相差较大。
混凝土的应力－应变行为不完全遵循虎克定律，－曲线是非线性的，所以，混凝土的弹性模量不是一个恒定值。为了工程设计，故常对应力～应变曲线的初始阶段作近似直线处理，有三种处理方式：1、原点切线弹性模量Eo=tan1；2、割线弹性模量Eh=tan2；3、切线弹性模量Et=tan3。
我国现行标准[1]指定以应力=1/3fcp时的加荷割线弹性模量定义为混凝土的弹性模量Ec——静力弹性模量。

Ec=×

式中：Ec——混凝土静力抗压弹性模量(MPa)
Fa——应力为1/3轴心抗压强度时的荷载(N)
Fo——应力为0.5MPa时的初始荷载（N）
A——试件承压面积（mm2）
L——测量标距（mm）
ΔL——应力从0.5MPa增加到1/3轴心抗压强度时的试件变形值（mm）

3影响因素及分析
3.1集料种类对混凝土弹性模量的影响
同一配合比，其他条件不变，我们进行了不同岩石母材粗集料对混凝土弹性模量影响的试验，采用标准养护，试验得出的弹性模量数据如表1。
表1粗集料对混凝土弹性模量影响的数据
粗集料种类混凝土标号水胶比Fa28d×103Ec28d×104Fa60d×103Ec60d×104玄武岩C550.312404.472574.75花岗岩C550.312013.282053.62石灰岩C550.312354.382514.62陶粒C550.311782.281822.741/2陶粒+1/2玄武岩C550.311973.232023.48密实骨料具有很高的弹性模量，一般来说，混凝土拌合物中高弹性模量粗骨料用量越大，混凝土的弹性模量也越高，因此集料的性质将是影响混凝土弹性模量最主要的因素。从表1中的试验数据可以看出，陶粒混凝土的弹性模量约是同期玄武岩混凝土弹性模量的一半，当两种骨料互相参配后对混凝土弹性模量有明显的改善作用。不同种类的碎石骨料，所配制的高强混凝土弹性模量也有差异，像花岗岩配制的混凝土弹性模量值同期比较就偏低些。集料的矿物组成、弹性模量、几何形状、表面结构对混凝土的弹性模量有不同程度的影响[2]。因此，做岩石强度及集料压碎指标时，是选择集料的重要指标，同时也为做配合比提供最为重要的原始数据。
3.2不同砂率的对混凝土弹性模量的影响
同一配合比，其他条件不变，我们进行了不同砂率对混凝土弹性模量影响的试验，采用标准养护，试验得出的弹性模量数据如表2。
表2不同砂率对混凝土弹性模量影响的数据
砂率%混凝土标号水胶比Ec28d×104平均值×10431C550.314.394.314.354.3533C550.314.614.514.634.5835C550.314.674.724.684.6936C550.314.424.484.524.4638C550.313.994.274.284.18根据以上试验数据表明，混凝土的弹性模量随砂率的增加而降低。混凝土的弹性模量主要取决于集料的弹性模量及集料与砂浆的体积比，合理的砂率说明混凝土的骨料有个合理的级配，在合适的级配下骨料堆积成为有一个适当孔隙率的骨架，混凝土达到一个最好的体积稳定度，弹性模量也达到最佳对本预应力混凝土连续梁，在满足混凝土和易性的条件下尽可能选用较低的砂率。
3.3粉煤灰掺量对混凝土弹性模量的影响
同一配合比，其他条件不变，考虑到粉煤灰后期强度增长，我们进行了在不同养护龄期下对混凝土弹性模量影响的试验，采用标准养护，测得数据如表3。
表3粉煤灰掺量对混凝土弹性模量影响的数据
FA%