早龄期混凝土弹性模量的试验研究

靳帮虎

（武汉华夏理工学院， 湖北 武汉 430023）

0 引言

随社会经济迅速发展，建筑规模日趋宏大，越来越多混凝土结构具有施工速度快，高强度等级、大体积等特点，这些特点使得混凝土结构裂缝主要发生在早龄期阶段[1]。早龄期阶段混凝土各方面力学性能都处于不断变化发展的过程中，要控制混凝土早期裂缝的产生和发展就需对早龄期力学性能进行研究。弹性模量反映了混凝土所受外力与变形之间的关系，掌握弹性模量随龄期变化规律对分析早期混凝土力学性能至关重要。文献[2]提出两个混凝土弹性模量随时间变化的公式，文献[3]结合上海某工程拟合得到混凝土弹性模量随时间的变化规律，文献[4]通过对不同设计强度等级的混凝土试块试验研究得出早期抗压强度的统计参数。文章通过设计不同强度等级的混凝土试块，按规范块进行弹性模量试验，得到混凝土弹性模量的统计参数及变异系数随龄期变化的表达式，为施工早期混凝土结构性能评价、可靠性分析提供支持。

1 试验

1.1 原材料

水泥：华新生产 42.5号普通硅酸盐水泥

细骨料：中砂

粗骨料：5～25mm碎石

拌和水：自来水

1.2 试验方案

设计C15、C30、C40三个强度等级混凝土标准棱柱体试块150*150*300mm,各设计强度等级混凝土配合比如表1所示，同批次混凝土均一次搅拌完成。龄期设计为3、7、14、21、28天，每个龄期不同强度等级各做16组，每组3块。

将试块置于标准条件下养护。根据《公路工程水泥混凝土试验规程(JTJ 053-94)》的规定进行试验。

表1 各设计强度混凝土试块配合比

表2 三种强度等级混凝土材料弹性模量试验值

2 数据分析与处理

混凝土弹性模量影响因素较多，在保证稳定的实验室室内环境条件下，利用统计的方法对混凝土弹性模量测量结果进行整理分析[5]；统计结果见表2.

从表2可见混凝土弹性模量随龄期的增长而不断增大，增长速度逐渐减小并趋向稳定，随混凝土设计强度等级的增加其早期弹性模量的增加也越快。其变异系数随龄期的增长而减小，且随强度等级的增加而降低。混凝土弹性模量早龄期历时变化曲线及变异系数历时变化曲线如图1、2所示。

图1 混凝土弹性模量随龄期变化曲线

图2 早龄期弹性模量变异系数随龄期变化曲线

把混凝土弹性模量E，变异系数分别看作是龄期t的函数。将试验结果用量小二乘法进行拟合比较[6]，得到混凝土弹性模量-龄期表达式：

式中 E(t)— t天混凝土弹性模量（GPa）、t—龄期（d）

弹性模量变异系数-龄期的表达式：

3 结论

通过设计不同强度等级的混凝土试块，按规范块进行弹性模量试验，得到混凝土弹性模量的统计参数及变异系数随龄期变化的表达式。得出混凝土早龄期弹性模量随龄期的增长而增长，且增速逐渐减小并最终趋向稳定；随着设计强度等级的增加期早期弹性模量的增速也越快；变异系数随龄期的增长而减小，同一龄期等级越高变异系数越小。这些结论可用于加强对混凝土早期力性性能变化规律的理解，为施工早期混凝土结构性能评价、可靠性分析提供支持。

[1]刘宏伟 混凝土早龄期弹性模量无损检测初探[D]河海大学 2006.5:9-11

[2]朱伯芳.混凝土的弹性模量、徐变度与应力松弛系数[C].水工结构与固体力学论文集(朱伯芳论文集).水利电力出版社,1988:56-63

[3]杨宗放,郭正兴.高层建筑施工中的荷载传递与支模层数研究[J].施工技术,1998(1):20-25

[4]张建仁.混凝土早期抗压强度和弹性模量的试验研究[J].中外公路,2003,(3):89-92

[5]彭亚涛.等.冬期施工混凝土早期强度增长曲张的拟合方法[J].建筑技术.2001(10):12-15

[6]余宗明.按混凝土强度龄期曲线推算混凝土早期强度[J].施工技术，2002（4）