文摘

湿度对混凝土的性能有很大的影响,在烤箱和干燥混凝土是一种常见的方法来获取标本不同含水率。摘要C30混凝土标本不同大小被烘干的恒定温度60,80,105,120,和150°C。标本质量的变化,超声检测,抗压和分裂干燥前后抗拉强度进行了测试。尺寸效应和尺寸效应法(SEL)的具体分析。结果表明最大干燥速率和水损失的比例大小不同的标本在同样的干燥温度基本上是相同的。尺寸越大,干燥时间越长。干燥后,混凝土的抗压和分裂的抗拉强度有不同程度增加,规模越小,越增加。C30混凝土与不同大小、干燥温度影响最小为105°C。选取是修改通过引入干燥温度和干燥后的公式得到。

1。介绍

混凝土的水分含量对力学性能具有明显的影响(1- - - - - -3]。为研究水分的效果,研究人员必须得到混凝土标本零首先由等温干燥水分含量(4- - - - - -6]。烘干是应用最广泛的方法在测试;然而,并没有标准的控制样本大小和推荐的干燥温度。在不同干燥条件下,研究人员得到dry-based混凝土与不同的大小,忽略了样本大小对干燥的影响结果。当前研究混凝土与不同大小主要集中在机械性能(7- - - - - -9),但等温干燥法干燥后尺寸效应的变化很少被研究。刘等人。10)三种尺寸混凝土干标本(100×100×100毫米³、100×100×300毫米³,150×150×150毫米³)在同一干燥温度。Yurtdas et al。11]研究了干燥对混凝土力学性能的影响,和样本大小40×40×160毫米³和∅160×320毫米³。Rucker-Gramm et al。12]240××45毫米³具体的标本放在烤箱里。汉et al。13]研究了等温干燥对混凝土强度的影响没有考虑尺寸效应。在上面的测试中,干燥后混凝土的强度影响的大小,但没有考虑干燥温度的尺寸效应。混凝土标本与不同的大小有不同的内部温度分布在同一外部常数干燥温度。此外,随机分布的粗和细骨料,水泥砂浆,内容和初始缺陷的分布是不同的,这也会导致干燥结果的差异,如干燥时间、失水率和强度变化。

干燥后,混凝土强度变化的结果之间的竞争所造成的微裂隙水蒸发和固相密度的增加引起的干燥过程中进一步水化(14- - - - - -16]。干燥温度影响最小的C30混凝土标本的边长100毫米105°C。样本大小的影响没有考虑在分析强度变化。由于混凝土尺寸效应,样本大小的差异使干燥速率和时间不同,导致不同的损伤混凝土,将不可避免地导致干燥后尺寸效应的变化。为了监测混凝土在干燥的变化,超声检测最常用的方法是在混凝土无损检测17]。混凝土中水分的变化也会导致超声波波速的变化,也提供超声波检测的可能性的水分变化和结构变化引起的干燥(18]。

摘要立方体混凝土标本准备,和大小是70.7×70.7×70.7毫米³、100×100×100毫米³,150×150×150毫米³,分别。干燥温度是60,80,105,120,和150°C。标本质量的变化,超声检测,抗压和分裂干燥前后抗拉强度进行了测试。干燥法和尺寸效应的变化进行分析,和尺寸效应的公式法(SEL)在不同温度下干燥后成立。最后,干燥温度影响混凝土尺寸效应和最少的强度决定。

2。材料和方法

本文具体包括普通硅酸盐水泥的原材料(P.O.42.5)、细骨料、粗骨料、粉煤灰、和水。水泥的标准稠度用水量是28.78%,和初始和最终的设置时间3.7 h和5.7 h,分别。在28天,抗压和分裂的抗拉强度是49.3和8.43 MPa,分别。细集料的细度模数、致密堆积密度、表观密度2.75,1771.67公斤/ m³,2560公斤/米³,分别。粗集料的粒径、体积密度、表观密度和5 - 20毫米,1648.71公斤/ m³,2620公斤/米³,分别。粉煤灰的密度,提高比表面积,含水量是2340公斤/米³360米²/公斤,和0.5%,分别。水是普通的水在实验室。

干燥设备是一个electrothermostatic炸炉,工作室的大小为800毫米×800毫米×1000毫米,它可以加热到300°C。电子天平的精度是1.0克。容量的微机控制万能试验机1000 KN被用于压缩和分裂拉伸试验。非金属超声分析仪是用于比较干燥前后混凝土内部结构的变化。超声波采样周期和分析仪的频率是0.02μ分别到50千赫。混凝土标本立方体形状的边长为70.7毫米,100毫米和150毫米。混凝土的配合比见表1。

标准养护28天后,固化温度是20±5°C和相对湿度(RH)是95%以上,标本被分成6组有一个分配给标准对照组,另五到测试组。每组分为三个部分,包含六个标本为每个70.7×70.7×70.7毫米大小³、100×100×100毫米³,150×150×150毫米³,分别。六个样本分为两组抗压和分裂拉伸试验。在标准的对照组中,直接标本的强度进行了测试,分析了尺寸效应。在测试组,标本的体重,和他们的超声波速度测量干燥前后两次在同一个点。

测试样本被放置在干燥箱60,80,105,120,和150°C。烤箱预热到指定的温度。水损失记录每一小时在干燥初期阶段,因为快速的质量损失,然后每四小时后干燥阶段直到标本达到完全干燥的状态;在这个过程中,干燥箱的温度应该保持仔细考虑尽快标本。第二次超声检测后,混凝土抗压和分裂的标本进行拉伸测试,尺寸效应和选取进行了分析。

3所示。结果与讨论

3.1。脱水的法律分析

干燥后,所需干燥时间、总水质量损失、水质量损失比,最大干燥速率对C30混凝土试件不同大小在不同干燥温度进行了总结在表2。其中,混凝土的干燥速率的变化趋势标本在不同干燥温度基本上是相同的。在105°C的干燥温度为例,干燥速率曲线的混凝土标本不同尺寸如图1。值的平均值是6个标本,和失水率被定义为失去的水质量比潮湿的混凝土试样质量。干燥速率的单位表面蒸发的水分质量C30混凝土样本单位时间,表示为公斤/ (h·m²)。

图1说明一个更高的温度会导致减少干燥时间,提高水质量损失比和最大的干燥速度。大的具体大小会导致干燥时间的增加,在相同的温度下。然而,水质量损失比和混凝土的最大干燥速率不同大小大致重合在同一温度;它不受大的影响。

在干燥过程中,温度和蒸汽压力在混凝土的变化不断。内部和外部之间的蒸汽压差的标本是水分迁移的动力11]。水蒸发是逐渐从外到内,伴随着温度压力和蒸汽压差的变化,导致干燥速率的变化。根据干燥速率的变化,干燥过程可分为两个阶段,上升阶段(AB)节和下降阶段(公元前一节),如图1。在干燥的开始,在试样表面的温度上升,表面的水蒸发会导致蒸汽压首先。标本内部和表面之间的温差增加,蒸汽压力梯度变大,和水蒸气的迁移距离很短,因此水分流失的速度逐渐增加,和干燥速率达到最大值点b。然而,标本的不同大小、最大干燥速率基本上是一样的,因为水分含量和热导率是相同的,和干燥速率是指单位面积水蒸发的比率。不同于陶瓷干燥过程,没有恒定干燥阶段。上升阶段后,干燥过程成为直接下降阶段。与干燥表面,进入里面的标本,水蒸发的距离和阻力增加,干燥速率降低。在相同的温度下,较大的混凝土试件尺寸可能会导致增加干燥时间;这是因为一个更大的样本的大小会导致长的干燥路径,更大的阻力,和更大的蒸汽压差所需的水蒸发。

3.2。强度的变化分析

摘要相对强度是用来表示强度的变化,它被定义为混凝土强度的比值在测试组控制在标准组。强度变化也影响治疗的年龄,和混凝土强度转化为28天的强度在同一年龄19]。相对压和相对分裂C30混凝土的抗拉强度与不同大小在不同温度下干燥后的数据所示2和3。

如数据所示2和3干燥后,压的变化和分裂C30混凝土的抗拉强度与不同大小基本上是一致的,与最初的相对强度降低,然后增加干燥温度的增加。与此同时,分裂抗拉强度要高得多的变化。研究显示[20.),对于混凝土,分裂抗拉强度对孔隙度的变化更敏感比抗压强度。分裂的变化范围抗拉强度比抗压强度高。因此,在同样的干燥温度,分裂抗拉强度要高得多的变化。

混凝土的强度变化趋势与不同大小基本上是一致的,和混凝土的抗压和分裂拉伸优势总是增加的。最初的相对强度降低,随后干燥温度的增加而增加,这基本上是一致的结果(13]。不管标本大小的变化,温度对应于最小强度变化实质上是相同的。它可以被认为是最小的干燥温度影响C30混凝土的强度是105°C;它不受样本大小的影响。此外,它可以观察到从数据2和3在相同的温度下,混凝土的强度增加的大小与不同大小是不同的。小型试样的强度是增加了一个更大的数量比大型标本,这可以解释在下面。

在干燥过程中,主要有两个方面的变化的内部混凝土(21]。一方面,在混凝土标本脱水不可避免地造成损害。这次的损坏主要源于物理和化学变化,这不可避免地导致混凝土的孔隙度变化(22]。在张的研究(23在105°C),干燥后,体积分数和孔隙度的数量都增加了20%和42%,分别比标准组。孔隙度的增加是由于收缩毛孔周围的粘贴被水在蒸发的水,扩大现有的孔隙半径。水蒸发创造了新的“通道”表面,沿弱差距而产生较大的孔(24]。毛孔的增加表明增加混凝土内部损伤。

由于不同大小,孔隙度的增加混凝土的干燥后用不同的大小是不同的。在这篇文章中,孔隙度的差异可以反映在干燥前后超声波速的变化。混凝土的超声结果与不同干燥温度下干燥前后不同大小如表所示3,列“B”代表测试结果在干燥之前,列“A”代表测试结果干燥后,列和列之间的区别“C”代表“B”和“一个”;超声波波速值的平均价值六个标本。

如表所示3相同大小的标本,干燥温度的上升会导致更大的减少超声波速度,这表明孔隙度增加比较大。同时干燥温度,一个更大的样本大小的减少会导致一个更大的超声波速度。随着规模的增加,蒸汽扩散路径就变长,阻力增加,而且只有通过吸收更多的热量,产生更大的蒸汽压,水蒸气可以从混凝土的内部扩散,导致更多的微裂隙损伤并导致更大的减少超声波速度(25]。

另一方面,干燥后,C-S-H收缩,因为损失的水凝胶孔和C-S-H粒子干燥后债券更密切,因为增加的水泥基材料的表面能(26,27),这导致增加固相密度的混凝土。我们知道,相同的养护时间后,混凝土标本的内部水分含量不同的大小基本上是相同的。在该测试中,混凝土的水质量损失比标本与不同的大小基本上是相同的,在相同的温度下。因此,它可以被认为是进一步水化程度的混凝土与不同大小相同的干燥温度被认为是相同的(28]。上述两个方面之间的竞争导致混凝土的强度的变化(11),但具体的大小有不同的影响两个方面,最终导致不同强度混凝土与不同规模的增长;大型标本的增加强度小于小型的标本。

3.3。对尺寸效应的分析

尺寸效应意味着,随着结构尺寸的增加,力学性能所代表的力量不再是常数;这种特性称为混凝土的尺寸效应(28]。增加混凝土的强度大小不同干燥造成的不可避免的变化的尺寸效应和选取混凝土,这种变化将影响干燥温度的选择与不同大小的最小影响混凝土。

通常,混凝土压缩和分裂的标准试样抗拉强度是一个立方体,大小为150毫米。的比例转换系数被定义为标准尺寸试样的强度的非标准尺寸试样。转换系数的压缩和分裂的立方体试样抗拉强度100毫米的长度是0.95和0.85,分别。混凝土样本大小不同的转换系数在不同的干燥温度如表所示4。

如表所示4在干燥之前,标本的大小减少,转换分裂系数的抗压和抗拉强度下降,这表明混凝土强度尺寸效应明显。的转换系数立方体试件的抗压强度与边长70.7毫米和100毫米的0.947和0.966,分别在分裂抗拉强度的转换系数是0.848和0.912,分别。

干燥后,混凝土强度尺寸效应。相同大小的标本,干燥后的强度转换系数小于干燥之前,这表明干燥后尺寸效应有明显的变化。转换系数变化是最小的在105°C,表明这个温度对C30混凝土最小的影响。

杜(29日)认为,材料的不均匀性引起的边界层效应和缺陷是影响因素之一,具体的尺寸效应。在浇注混凝土时,样本总体分布在试样边缘的内容小于内部区域,导致改变机械性能的混凝土表层。对于小型标本,边界层的比例面积相对较大,虽然这是大型标本相对较小,导致性能的差异。干燥后,温度应力会导致不同内容的微裂隙和孔隙在这两个地区由于不同骨料约束效应。林(30.]认为混凝土强度的变化是影响干燥后的粗骨料的克制,这与本文的结果是一致的。因此,这两个地区之间的差异是放大后干燥、和小型试样的强度相对较低的聚合内容有一个更大的提高,表现出更显著的尺寸效应。

造成的时间依赖性扩散过程也是重要的影响因素之一的混凝土尺寸效应(29日]。等温干燥过程传热传湿的过程。在这个过程中,材料属性改变了温度应力和湿度梯度。干燥后,即使在室温下测试标本,标本仍有残余应力。为了确定影响时间的差异对混凝土温度应力的大小不同,混凝土与不同大小的传热过程数值模拟。为了简化模型,混凝土被认为是均质材料。定义之间的温差,当中心和表面的标本小于1.0°C,样品已达到温度平衡态。计算后,试件的边长为150毫米,100毫米,70.7毫米,达到平衡态是67分钟,30分钟,15分钟,分别。

不同大小的标本所花费的时间达到一个平衡状态成正比的广场结构尺寸。小型试样的时间达到平衡态显著低于大型标本。因此,小型标本由温度应力影响较小,有更少的存储能量和残余应力,导致少增加毛孔和损害。因此,小型标本显示了更大的强度增加竞争机制,和尺寸效应更加明显。

3.4。尺寸效应法

Bažant [31日)建立fracture-SEL基于能量释放理论理论。相信释放的能量在断裂过程区在加载过程中导致了尺寸效应,和名义抗压强度之间的关系σ_N样品的大小和立方体边长D标本的获得遵循: 在哪里σ_∞代表名义试样的抗压强度和长度和一个非常大的一边D_b代表了边界层的有效厚度,这是由实验决定的。

根据试验数据,拟合曲线和抗压强度的选取C30混凝土干燥得到之前,和R²是0.922,见方程(2)和图4。

如方程所示(2),R²为0.922,表明计算结果与实验数据一致,并选取可以用来预测混凝土的强度有不同的大小。在不同温度下干燥后,混凝土的抗压强度是在室温下进行测试。发现选取仍适用于强度预测。在不同温度下干燥后,混凝土强度显示不同的选取。温度系数α₁和α₂介绍了对C30混凝土的选取,选取改性和见以下方程:

温度参数和R²修改后的选取得到,如表所示5。

如表所示5,在不同温度下干燥后的变化σ_∞(标本的名义抗压强度非常大的边长)方程(1)基本上是相同的,和温度系数α₁接近1.0,这表明干燥温度几乎没有影响σ_∞,干燥温度对选取的影响主要是在裂缝边界层有效厚度D_b。Bažant [32)认为,在几何相似的混凝土标本,D_b裂纹扩展区大小有关吗c_f;只有与材料本身的性质有关。在等温干燥过程中,温度变化的影响材料的微观结构和产生残余应力,这就增加了混凝土的孔隙率,改变了混凝土在不同温度下干燥后的选取。对比温度系数α₂在不同的温度下,可以看出α₂是最小的干燥温度为105°C时,这表明在这个温度的变化选取最小的,这温度对C30混凝土的影响很小。可以看出R²测试数据是在良好的协议与选取的公式,表明干燥温度系数是合理的,可以提供一个依据预测C30混凝土的抗压强度的大小在不同温度下干燥后。

分析干燥温度如何影响更大尺寸混凝土试件和干燥温度的范围和大小的混凝土中使用的测试将会在将来的研究中提炼。以上主要是抗压强度尺寸效应分析,和分裂混凝土抗拉强度也将在今后的研究学习。

4所示。结论

本文的C30混凝土标本三种尺寸在不同温度下烘干的从60到150°C。标本质量的变化,超声检测,抗压和分裂干燥前后抗拉强度进行了测试。和具体的尺寸效应规律也是由考虑到干燥温度。以下结论达成:(1)当混凝土达到完全干燥的状态下,失水率和混凝土的最大干燥速率不同的大小大致相同,和干燥时间的增加而增加的大小。(2)干燥后,压的变化和分裂的C30混凝土抗拉强度大小不同高度相似;最初即相对实力下降,随后增加随着干燥温度的增加。与此同时,分裂抗拉强度要高得多的变化。(3)干燥后,混凝土的强度增加的大小与不同大小是不同的。尺寸越小,强度增加越大,它显示了明显的混凝土强度尺寸效应。干燥后,混凝土强度仍然符合法律的要求尺寸效应。修改后的尺寸效应规律,具体是通过引入温度系数。(4)105°C仍然是最小的干燥温度对C30混凝土的强度和尺寸效应。

数据可用性

在研究过程中使用的所有数据看起来是正确的。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了云南基础研究项目(2019 fd052和202201 at070104)。