混凝土主要力学性能和 氯离子扩散系数实验

混凝土主要力学性能和氯离子扩散

系数实验

实验报告

学号： 2010010131

班号：结 02

实验日期： 2011.12.14

实验者：陈伟

同组人：吴一然

建筑材料第六次实验

一、实验目的

1.掌握混凝土主要力学性的测试方法。

2.学习用混凝土中氯离子扩散系数的方法

3.评定混凝土的渗透性。

二、实验原理

1.混凝土抗压强度实验原理

1)混凝土强度等级的概念：

混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/ mm2 计）表示。

混凝土立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150 mm的立方体试件,在28d龄期,用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值的百分率不超过5% 。

2).试验依据标准: GB/T50081-2002

3).试验要求

混凝土强度等级≥C60，试件周围应设防崩裂罩。

4.6.1钢垫板的平面尺寸应不小于试件的承压面积，厚度应不小于25mm.

4.6.2钢垫板应机械加工，承压面的平面度公差为0.04 mm;表面硬度不小于55HRC;

硬化层厚度约为5 mm.

当压力试验机上、下压板不符合4.6.2条规定时,压力试验机上、下压板与试件之间应各垫以符合4.6.2条规定的钢垫板。

4）．加荷速度:

＜C30 0.30---0.50MPa/S

≥C30 0.50—0.80 MPa/S

≥C60 0.80—1.0 MPa/S

5）．换算系数：100×100×100 (mm) 0.95

150×150×150(mm) 1.00

200×200×200(mm) 1.05

当混凝土强度等级≥C60时,宜采用标准试件; 使用非标准试件时,尺寸换算系数应由实验确定。

单位:MPa N/ mm2

6）实验设备：

(1) 压力实验机

精度（示值的相对误差）应为±1%，试件的破坏荷载应大于压力机全量程的20%，且小于全量程的80%左右。实验机上、下压板应有足够的刚度，其中的一块压板应带有球形支座，使压板与试件接触均衡。

(2) 钢尺

量程300mm，最小刻度1mm。

7）强度检验：

强度值得确定应符合下列规定：如两个测值与中间值相差均不超过15%，则以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值和最小值中如有一个与中间值得差值超过中间值的15%。则把最大及最小一并舍除，取中间值作为改组试件的抗压强度值。如两个测值与中间值相差均超过15%，则该组实验结果无效。

2.混凝土劈裂抗拉强度实验原理.

1.试件尺寸:100×100×100(mm)

2.龄期:14天

3.加载方式:见下图一

混凝土劈裂抗拉强度采用直径为150mm的钢制弧型垫条,其长度不短于试件边长.进行劈裂抗拉试验时在垫条与混凝土之间垫一厚3-4mm,宽度为10-20mm的三合板垫层.加荷速度:0.2-0.8Mpa/S(强度等级低的取0.2-0.5,高的取0.5-0.8Mpa/S)

图一

4.计算：

混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：

式中，f ts为混凝土劈裂抗拉强度(Mpa)；F为破坏荷载(N)；A为试件劈裂面面积(mm2)。劈裂抗拉强度计算精确到0.01。取立方体试件的劈裂抗拉强度为标准值。用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，对100×100的试件取值为0.85。

数据处理与混凝土抗压强度相同

5.实验设备:

(1) 压力实验机

劈裂抗拉实验用的实验机应符合“混凝土抗压强度”中对设备的要求。

(2) 垫块、垫条和支架

混凝土劈裂抗拉强度实验采用半径为75mm的钢制弧形垫条，垫块的长度应与试件相同。进行劈裂抗拉实验时在垫块与试件之间垫以木质三合板垫层，宽度为

20mm，厚度为3~4mm，长度不应短于试件边长。垫层不得重复使用。支架为钢制支架。

3.混凝土与钢筋握裹强度原理

握裹力是钢筋和混凝土得以共同工作的基础，主要由化学胶结力、摩阻力和机械咬合力三部分组成。影响混凝土中握裹力的因素很多，例如混凝土的抗压强度，抗拉强度，钢筋的直径、锚固长度和肋部形状，混凝土保护层厚度，混凝土掺合料，外加剂等。影响混凝土中钢筋握裹力的因素在普通混凝土中和在玎Pc(高性能混凝土)中的行为是不同的。目前人们对HPC钢筋握裹力的了解远少于对普通混凝土钢筋握裹力的了解。

试件尺寸:100×100×200mm

龄期:14d试件六个为一组(实际为两个)

加荷速度400N/S

加载时到下面任何一种状况时停止加载

(1)钢筋达到屈服

(2)混凝土发生破裂

(3)钢筋滑动超过0.1mm

试验时采用υ16mm的光圆钢筋,拔至最大荷载时停止实验.

混凝土钢筋握裹力强度计算公式:

其中τ:钢筋握裹强度

P1:滑动变形为0.01mm时的荷载(N).

P2:滑动变形为0.05mm时的荷载(N).

P3:滑动变形为0.1mm时的荷载(N).

4.混凝土中氯离子扩散系数试验原理：

1）混凝土抗渗透性过程中使用氯离子的原因：

氯离子对混凝土的亲和力较大，可在其表面附近扩散。

另外，混凝土中钢筋锈蚀等耐久性问题与氯离子的浓度及扩散有很大的关系，

尤其是在沿海和使用除冰盐的地区，氯离子的扩散性受到特别的重视，因此常

用氯离子在混凝土中的扩散系数来评价混凝土的抗渗透性。

2）研究背景

由于现有检验混凝土渗透性的国标已不能满足现代混凝土的要求，无法正确评

价高性能混凝土的渗透性，清华大学参照国内外最新研究成果，建立了混凝土

的氯离子扩散系数测试方法（简称NEL 法），此法适用于C20—C100混凝土

渗透性评价。

3)氯离子危害

氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海洋环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。在

总结国内外经验教训的基础上，对钢筋腐蚀危害及对耐久性的影响要高度重视，

是十分必要和意义深远的。在混凝土设计、施工过程中必须对这一破坏过程足

够的重视。在实际混凝土建设工程中应尽量控制骨料带入的氯离子含量，加强

监理和检测力度。也应考虑外界环境可能提供的氯离子对混凝土的侵害。混凝

土发生氯离子侵蚀破坏的必要破坏条件是:具有一定浓度的自由氯离子;需要水

分和氧气的存在。充分了解由氯离子侵蚀引起破坏的机理，并有针对性的采取

不同的方法加以防范，尽量降低损失。尽可能降低混凝土中氯盐含量。对现有

结构物加强检查、评估、监控、管理维护和及时修复等工作。

4)实验原理:

基于Nernst-Einstein 方程发展起来的混凝土中氯离子扩散系数测定方法，

其实质是通过测定混凝土的饱盐电导率来计算混凝土中的氯离子扩散系数。若

把饱盐混凝土看成是固体电解质，氯离子在混凝土中的扩散系数与混凝土饱盐

电导率关系为：

222cl

cl cl cl C F Z RTt D σ=

此即著名的Nernst-Einstein 方程。

其中D c1 –氯离子扩散系数； R ：气体常数，为8。314（J/mol.K ）

T: 绝对温度（K ）

t c1氯离子迁移数，饱盐混凝土通常取1.0

σ饱盐混凝土电导率(S/CM)