【作者】 吴佳； 杜红秀；吴均衡； 杨军； 姚利郎；
【机构】 太原理工大学建筑与土木工程学院； 太原理工大学软件学院； 山西省交通建设监理总公司；
【摘要】 在现代桥梁工程特别是桥梁上部结构施工中,由于工期紧迫,任务繁重,通常预应力钢筋张拉时混凝土的龄期较短,一般为5 d或更短,为保证预应力混凝土施工质量和结构安全,通常采用抗压强度和弹性模量”双控”施工方法。针对桥梁常用的C55高性能混凝土,研究其抗压强度和弹性模量随养护龄期的变化规律,以期为实体施工控制提供准确实用的参数和模型。研究表明:养护龄期对混凝土性能有较大的影响,混凝土的弹性模量、抗压强度和弹性模量之间具有密切的关系并建立了相关关系式。更多还原
【关键词】 高性能混凝土； 早龄期； 抗压强度； 弹性模量； 施工控制；
1 引言
混凝土早龄期的力学性能决定着施工期混凝土结构和构件的安全[1-3]。我国现行规范尚无针对混凝土物理力学参数随龄期变化的规定，多采用或借鉴欧洲模式规范CEB-FIP MC90和美国ACI209 R-92公式。虽然有欧洲规范和美国ACI研究报告可以借鉴，但这些规范和报告均是针对其本国的混凝土产品。而混凝土是具有地域特征的建筑材料，对我国的混凝土早龄期性能进行试验研究是必要的，同时研究混凝土早龄期性能是施工期混凝土结构控制的前提[4-5]。桥梁工程受环境条件影响明显，环境湿度、温度、施工荷载加载状况等影响着工程中混凝土的力学性能[6-8]。目前桥梁工程施工中要求抗压强度和弹性模量的双重控制，但可供取用的标准、数据还没有完备地建立起来，特别是混凝土龄期、强度和弹性模量四位一体的特征关系是工程中亟待解决的关键问题[9-15]。但是我国《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011规定的混凝土配合比设计[16]是以强度等级设计为基准进行的，未考虑混凝土的弹性模量。因此，针对桥梁用预应力高性能混凝土，研究其在公路桥梁上部结构预应力双控施工中强度和弹性模量及其随着龄期的演化规律是非常有意义的。本文将采用山西某桥梁所用C55混凝土材料，研究弹性模量和抗压强度随龄期增长的发展规律，以期为实体施工控制提供准确实用的参数和模型。
2试验方案
2.1原材料及配合比
1.原材料
（1）水泥：冀东牌P.O 52.5级水泥，见表1。
2.2试件成型及养护
1．试件设计
混凝土抗压强度试验采用标准立方体试件，混凝土弹性模量试验采用棱柱体试件，采用钢模制备试件。试件尺寸：立方体试件150mm×150mm×150mm，棱柱体试件150mm×150mm×300mm。拟定测试龄期为3d、5d、7d、28d、56d的混凝土抗压强度与弹性模量值。每一个龄期分别取10块立方体做抗压强度，3块棱柱体做轴压试验，10块棱柱体做弹性模量试验。
2．养护条件
采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB50081-2002中规定的温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护。
2.3检测指标及试验方法
1．检测指标
测定龄期为3d、5d、7d、28d、56d的高强混凝土的抗压强度和弹性模量。
2．仪器设备
所用主要仪器设备为：STYE-3000C型电脑全自动混凝土压力试验机，WAW-1000kN微机控制电液伺服万能试验机。
3试验结果及分析
3.1抗压强度数据分析
经试验测试混凝土的抗压强度，并采用统计方法进行数据处理[17,18]后，得到试件在不同龄期下弹性模量测试值如图1所示。
进一步分析在C55高性能混凝土相对与28天龄期混凝土的相对抗压强度，其关系如表3。
从图2可以看出，混凝土弹性模量随着龄期的增加逐渐变大。其中在标准养护条件下3d、5d、7d分别达到龄期达到28d 龄期混凝土弹性模量的81.84%、89.64%、91.16%，可以看出混凝土弹性模量在养护3d到5d之间有相对较大增长，在7d后基本趋于稳定，增长幅度不大，凝土弹性模量在7d后基本接近与28d龄期混凝土弹性模量，56d龄期混凝土弹性模量比28d龄期高出6.16%，增长幅度也较小。
进一步分析在C55高性能混凝土相对与28天龄期混凝土的相对弹性模量，其关系如表5。
4结论
本文针对桥梁用C55混凝土材料，研究弹性模量和抗压强度随龄期增长的发展规律。主要得出以下结论：
1混凝土抗压强度随着养护龄期的增加逐渐变大，建立了C55混凝土抗压强度随着养护龄期（特别是早龄期）变化的关系式：y= 1/ (0.0107/x + 0.0151)。
2.建立混凝土相对抗压强度与龄期关系的预测模型：fcu/fcu,28= 6.508ln(x) +76.85。
3.混凝土弹性模量随着养护龄期的增加逐渐变大，建立了C55混凝土弹性模量随着养护龄期（特别是早龄期）变化的关系式：yEc=1/(0.2079+0.1791/x)。
4.建立混凝土相对弹性模量与龄期关系的预测模型：Ec/Ec,28= 8.0256ln(x) + 75.072。
5. 建立高性能混凝土抗压强度、龄期双参数与相对弹性模量变化的关系式：
Ec=Ec,28×(6.9116ln(xd)+0.00868fcu+76.29067)。
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