Abstract

The purpose of this article is to investigate the effects of aggregate size on the mechanical and mass transfer behavior of concrete. The experimental work is carried out using three types of materials: microconcrete, concrete and macroconcrete. All these materials chosen have the same water-to-cement ratio and the same aggregate volume fraction. They are prepared using two different cement types, CEM I and CEM III as alternative binder for environmental considerations. In order to study the evolution of the microstructure due to changes in aggregate size, gas permeability, water and mercury porosity measurements are first carried out on sound materials. Then, some specimens of the formulated materials are subjected to a series of controlled uniaxial compression cycles in the pre-peak phase to achieve intended damage levels corresponding to 30, 60 or 80% of their compressive strength, respectively. Gas permeability is then measured on the damaged specimens after unloading. For all the materials, the results suggest that mechanical strength decreases and gas permeability increases when aggregate size increases. Use of cement CEM III with slag show an increase of mechanical properties and reducing the strain. But the slags seems to be more sensitive to the drying that can be increase the strain and strength characteristics. Moreover, the results also show that the effect of compressive damage on permeability may be separated from the effect of aggregate size using two distinct functions. As a result, such behaviour, independent of cement type, is a major advantage for concrete modelling.

摘要

本文的目的是研究骨料尺寸对混凝土力学和传质行为的影响。实验工作使用三种材料进行：微混凝土、混凝土和大混凝土。选择的所有这些材料都具有相同的水灰比和相同的骨料体积分数。出于环境考虑，它们使用两种不同的水泥类型 CEM I 和 CEM III 作为替代粘合剂制备。为了研究由于骨料尺寸、透气性、水和汞孔隙率的变化而导致的微观结构的演变，首先对健全的材料进行了测量。然后，配方材料的一些试样在峰值前阶段经受一系列受控的单轴压缩循环，以达到对应于 30 的预期损伤水平，分别为其抗压强度的 60% 或 80%。然后在卸载后在损坏的样品上测量气体渗透率。对于所有材料，结果表明，当骨料尺寸增加时，机械强度降低，透气性增加。使用带有矿渣的水泥 CEM III 可以提高机械性能并降低应变。但炉渣似乎对干燥更敏感，可以增加应变和强度特性。此外，结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。然后在卸载后在损坏的样品上测量气体渗透率。对于所有材料，结果表明，当骨料尺寸增加时，机械强度降低，透气性增加。使用带有矿渣的水泥 CEM III 可以提高机械性能并降低应变。但炉渣似乎对干燥更敏感，可以增加应变和强度特性。此外，结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。然后在卸载后在损坏的样品上测量气体渗透率。对于所有材料，结果表明，当骨料尺寸增加时，机械强度降低，透气性增加。使用带有矿渣的水泥 CEM III 可以提高机械性能并降低应变。但炉渣似乎对干燥更敏感，可以增加应变和强度特性。此外，结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。结果表明，当骨料尺寸增加时，机械强度降低，透气性增加。使用带有矿渣的水泥 CEM III 可以提高机械性能并降低应变。但炉渣似乎对干燥更敏感，可以增加应变和强度特性。此外，结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。结果表明，当骨料尺寸增加时，机械强度降低，透气性增加。使用带有矿渣的水泥 CEM III 可以提高机械性能并降低应变。但炉渣似乎对干燥更敏感，可以增加应变和强度特性。此外，结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。结果还表明，压缩损伤对渗透率的影响可以通过两个不同的函数与骨料尺寸的影响区分开来。因此，这种与水泥类型无关的行为是混凝土建模的主要优势。