水泥混凝土科研试件的制备方法

摘要

本发明公开了一种水泥混凝土科研试件的制备方法，目的是使得水泥混凝土试件具有相同的抗压强度指标、水灰比和级配数据，满足多种试验设备的要求。技术方案是根据材料试验机、三轴试验机三轴腔和霍普金森压杆杆径选择水泥混凝土试件尺寸和最大碎石粒径；根据最大碎石粒径和水凝混凝土的强度要求，依据国标JGJ53-92、JGJ52-92选取级配数据和材料配合比，通过GB/T 50081-2002所规定的标准试件试验确定水泥混凝土的级配数据和材料配合比；最后根据级配数据和材料配合比制作满足相关试验设备要求的试验试件。采用本发明能保证用于多种试验设备的试件既具有相同的水泥混凝土抗压强度等级，又满足各自试验设备的要求，且减少了试件制作过程中的人为误差。

主权项

1.一种水泥混凝土科研试件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，确定用于材料试验机、常规三轴试验机和霍普金森杆的试件尺寸和材料试验机、常规三轴试验机量程，所述常规三轴试验机是指试验试件为圆柱体的三轴试验机，方法是：1.1，根据科研需要确定所要研究水泥混凝土的抗压强度等级f_c，并由公式（1）确定所要采用的材料试验机工作量程R；20%·R≤k·f_c·A≤80%·R    公式（1）这里，A为水泥混凝土试件的可能加载面积，近似取为常规三轴试验机三轴腔加载方向的截面积d为三轴腔内直径；k为直径为d高度为2d的水泥混凝土圆柱体试件所具有的抗压强度与水泥混凝土抗压强度等级f_c之间比例系数$k=\frac{0.352\gamma }{1-1.645{\delta }_{\alpha }}{[1+d/50]}^{1/2}+\frac{0.704\gamma }{1-1.645{\delta }_{\alpha }}$公式（2）其中，γ为比例系数，δ_a为变异系数的统计分析值，具体值见文献《混凝土的强度和本构关系-原理与应用》中公布的混凝土轴心抗压强度的各项指标值表；1.2，根据水泥混凝土的抗压强度等级f_c确定常规三轴试验机加载围压p=αf_c，0≤α≤1，并由公式（3）确定所选用的常规三轴试验机的量程R_s是否合适，若合适执行1.3，否则转1.2；20%·R_s≤(k·f_c+p)·A≤80%·R_s    公式（3）1.3，根据常规三轴试验机三轴腔内直径d确定用于材料试验机和三轴试验机的水泥混凝土圆柱体试件的尺寸，即直径d_cy、高度h和制作水泥混凝土试件级配的最大碎石粒径d_s，要求用于材料试验机和常规三轴试验机的水泥混凝土圆柱体试件的直径d_cy<d，高度为h=2d_cy，最大碎石粒径d_s<d_cy/3；1.4，根据确定的材料试验机和常规三轴试验机的试件尺寸，计算试件的实际加载面积并检验是否满足公式（1）和公式（3），若满足进入1.5步，否则回到1.3步；1.5，确定试验设备霍普金森压杆的杆径d_h，要求d_h>6d_s，并确定用于霍普金森压杆试验圆柱体试件的尺寸即直径d_hs、高度h_hs，要求h_hs>3d_s，6d_s<d_h<d_sh；第二步，确定水泥混凝土的级配数据、水灰比和含砂率：2.1，根据水泥混凝土的强度等级f_c和公式（4）确定水灰比W/C$\frac{W}{C}=\frac{0.46·k_c·R_c^b}{f_c+0.2392·k_c·R_c^b}$公式（4）其中，为水泥标号，k_c为水泥的标号富余系数；2.2，根据所确定碎石的最大粒径、国标JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》和国标JGJ52-92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》选定水泥混凝土的级配数据和含砂率数据h_s；2.3，以所确定的含砂率数据和水灰比数据为中心点，以0.05和1%的幅度调整水灰比和含砂率，共得到三组水泥混凝土的配比数据，即（W/C,h_s）、（W/C+0.05,h_s+1%）和（W/C-0.05,h_s-1%）；依据三组配比数据每组分别制作3个水泥混凝土标准立方体试件，尺寸为150×150×150mm³，依照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》养护28天后，在材料试验机上测量9个标准立方体试件的抗压强度，每组配比数据所对应的水泥混凝土的抗压强度指标取该配比数据水泥混凝土3个标准立方体试件抗压强度试验结果的平均值，取抗压强度平均值最接近于所要研究水泥混凝土抗压强度指标的配比数据为最终级配数据，即得到满足抗压强度指标的最终含砂率数据和水灰比数据；第三步，依据最终的级配数据、含砂率数据和水灰比数据，搅拌一盘水泥混凝土，制作直径为d_cy，高度为h=2d_cy的圆柱体试件用于材料试验机、三轴试验机试验；制作尺寸为直径d_hs，高度h_hs圆柱体试件用于霍普金森压杆试验；第四步，依照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对各类试件养护28天。