姜新佩，郭冬芬，郑伟涛

(1.河北工程大学，河北邯郸 056038;2.河北省邯郸市质量检测中心，河北邯郸 056002)

模型试验中微粒型混凝土和砂浆的选用

姜新佩1，郭冬芬1，郑伟涛2

(1.河北工程大学，河北邯郸 056038;2.河北省邯郸市质量检测中心，河北邯郸 056002)

为了确定模型试验中的微粒型混凝土和砂浆，进行了混凝土和砂浆的试配试验，从中选出最恰当的一组配合比进行模型的制作施工，最后在完成的模型上进行了回弹法试验验证.结果表明，选用的微粒型混凝土和砂浆符合强度等级的要求.

微粒型混凝土;砂浆;回弹法;配合比;强度

近20多年来，结构抗震试验在国外发展迅速，推动了结构抗震的研究工作.由于设计规范和规程的需要，国内结构抗震试验的项目几乎遍及所有需要采取抗震设施的构件［1］.有一段时间，国内连续进行了若干栋足尺房屋的加载试验，由于耗资很大，对其是否经济合理，尚有不少争论.

在研究建筑垃圾再生砖的抗震性能时，由于经费、试验场地等的限制，拟采用1/3的模型建筑进行试验.在试验之前，为了尽可能地满足相似条件的限制，笔者对模型材料中模型砂浆和模型混凝土进行了检测试验.

1 模型材料选取的原则

在模型的相似试验中，模型材料的选取一方面关系到模型是否能够正确反映原型特性的问题，另一方面关系到模型是否能加工制作、试验是否能够顺利完成.当这两个方面达成一致时，试验工作能够顺利进行.当这两个方面发生矛盾时，必须采用适当的技术手段尽可能满足模型设计，以保证试验能正常进行.模型材料的选取是影响模型试验能否顺利进行的关键环节之一［2－4］.

在众多的模型材料中，没有一种是绝对理想的.所以必须较全面地了解各种模型材料的性能，做出合理的选择，一般遵循的原则为:①满足相似条件的要求;②满足试验目的的要求;③满足试验仪器的测量精度;④满足易于加工的要求.选择材料时需要从材料的弹性模量、泊松比、徐变、导热性等多个方面考虑［5］.

2 模型砂浆的选取和试验

在试验中，只考虑微粒型混凝土和砂浆的选用，选用了几组试验进行对比.

以水泥作为基本胶凝材料，外加粒状或粉状材料，按适当的配合比配制而成的模型材料，统称泥砂浆类材料.国外多采用水泥浮石混合料，国内多用水泥砂浆.在该试验中，采用水泥和细沙拌合而成的砂浆.选用标号为32.5级的太行山普通矿渣水泥和邯郸附近细沙.经过检验，沙子的细度模数μ=1.079，为特细沙，最大粒径D≤5 mm，含水率为2.2%;水泥的细度为1.3%，经过水泥的胶砂强度试验得出，水泥的强度大于32.5 MPa，基本符合要求，性能也比较稳定.

在试验中，砂浆拟采用标号为M2.5的混合砂浆和M5的水泥砂浆两种.得出的试验结果见表1.

表1 砂浆的试验强度 MPa

微粒型混凝土选用标号为32.5级的太行山普通矿渣水泥，邯郸附近细沙和米石，石子的最大粒径≥5 mm，堆积密度为1 346.5 g/L.

3 微混凝土的选取和试验

近年来，为制作混凝土和钢筋混凝土结构的相似模型，专门发展了一种微混凝土模型材料.因其所用的混凝土骨料往往比实际原型混凝土中的要小，为了方便，就称为微混凝土.微混凝土事实上是由几种微细骨料按一定比例组成的混凝土，与单独采用一种砂的砂浆混凝土有着本质的区别.因此，由它可做出与混凝土完全相似的模型结构，其力学性能与采用同水泥用量的原型结构混凝土极为相近［6－9］.

由于试验条件的限制，只考虑混凝土的强度相似，不考虑混凝土的应力、应变相似.因为钢筋混凝土强度模型的成功与否在很大程度上取决于模型材料与原型结构材料间的相似程度，所以对微混凝土的配比十分重视.

这里做了以下几组试验来验证混凝土的强度，试验结果见表2.

表2 混凝土强度试验结果 MPa

混凝土拟采用C20的混凝土，由上述的一些数据，可选择 C 组的配合比(1.00∶2.69∶0.70∶1.81)作为模型微粒混凝土的配合比.

4 回弹法检测

模型房屋中使用的模型砂浆和微混凝土，由于采用的是人工拌合，其均匀性不能完全保证.因此，模型制作成功之后，需用回弹法对模型的各个部分进行强度检验.

回弹法是目前国内结构混凝土抗压强度无损检测的首选方法，具有无损伤、可复测、仪器轻便、使用方便、操作简单、测试速度快、可做较多数量、代表性高、测试费用低、可以基本反映构件混凝土抗压强度的规律等优点.但该方法只能反映表面强度.回弹法适用于工程结构中普通混凝土的抗压强度的检测.本试验对标号为M2.5，M5的砂浆和混凝土进行回弹法抗压强度检测，结果见表3和表4.

表3 回弹法检测的水泥砂浆抗压强度 MPa

表4 回弹法检测的混凝土抗压强度 MPa

由于检测时回弹仪为非水平方向，且测试面为非混凝土的浇筑侧面，故应先对表3和表4中的回弹值进行角度修正，然后再进行浇筑面修正，最后利用碳化深度修正系数进行修正.

将表3的回弹仪检测结果修正后，用剔除方法减小其标准差.即将12组修正值去掉最大值和最小值，然后求剩余10个修正值的平均值，即得水泥砂浆的抗压强度推定值.经计算，由试验结果推定的M2.5砂浆的抗压强度为2.90 MPa;M5砂浆的抗压强度为 5.25 MPa.

对于混凝土，表4的回弹仪检测结果修正后，根据《回弹法测强规程》(JGJ/T 23—2001)，当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时，混凝土抗压强度推定值为

5 结语

1)经过试验验证和回弹仪检测，两者的结果相差不大.选用的砂浆配合比和混凝土的配合比相差不大，基本适用.

2)虽然砂浆和混凝土的强度都适用，但是该试验没有经过应力、应变检测.建议在条件允许的情况下，进行应力、应变检测，增强模型混凝土与原型混凝土的相似性.

［1］朱伯龙.结构抗震试验［M］.北京:地震出版社，1989.

［2］李宗森，余萍，胡孝平.相似理论在混凝土结构振动台模型设计中的应用［J］.国外建材科技，2008，29(1):55－57.

［3］哈里斯H G.混凝土结构动力模型［M］.朱世杰，译.北京:地震出版社，1987.

［4］杨俊杰.相似理论与结构模型试验［M］.武汉:武汉理工大学出版社，2005.

［5］亢景富，张镜剑，冯乃谦.结构模型试验中模型混凝土配合比研究［J］.土木工程学报，1998，31(4):53 －58.

［6］吴瑞宏，方诗圣.钢筋混凝土结构微混凝土试验研究和非线性分析［J］.华东公路，1991(1):21－29.

［7］方诗圣，胡成，吴文清，等.微混凝土模型材料基本性能试验研究［J］.合肥工业大学学报:自然科学版，1999，22(5):76－79.

［8］胡成.微混凝土模型板的试验研究［J］.合肥工业大学学报:自然科学版，1998，21(5):82 －87.

［9］萨布尼斯G M，哈里斯H G，怀特R N，等.结构模型和试验技术［M］.朱世杰，何保康，钱国芳，等，译，北京:中国铁道出版社，1989.

Selection of Particulate Concrete and Mortar in the Model Test

JIANG Xin-pei1，GUO Dong-fen1，ZHENG Wei-tao2
(1.Hebei Engineering University，Handan 056038，China;2.Handan Quality Testing Center，Handan 056002，China)

In order to determine the particulate concrete and mortar in the model test，the paper conducts the test match experiment on the concrete and mortar，and chooses the best mix proportion to build the model.After constructing the model，the rebound method is used to test the model.The result reveals that the particulate concrete and mortar is the most appropriate match to select to meet the strength grade requirement.

particulate concrete;mortar;the rebound method;mix proportion;strength

1002－5634(2012)02－0068－03

2012－01－15

河北省自然科学基金项目(E2010001034).

姜新佩(1961—)，男，河北邯郸人，教授，博士，主要从事水工钢筋混凝土试验及理论计算方面的研究.

(责任编辑:陈海涛)