高温后机制砂混凝土的本构关系试验研究
陈正发，秦彦龙，刘桂凤，李世超
(山东理T大学建筑工程学院，山东淄博255049)
摘要： 对常温及高温(100、200、300℃)后机制砂混凝土的力学性能进行了试验研究。结果表明，机制砂混凝土的应力应变关
系呈现非线性表征，且非线性程度受温度影响明显。基于Jones—Nelson—Morgan模型并引入温度系数，将机制砂混凝土的力学性能
表达为与应变能相关的函数，建立了机制砂混凝土单轴压本构模型。模型的预测结果与试验测得的应力应变曲线吻合较好，表明
建立的本构模型可以有效的描述高温后机制砂混凝土的力学性能。
关键词： 机制砂；混凝土；本构模型；高温
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： l002—3550(20l3)12—0072—03
Experim ental study on constitutive relation of concrete w ith manufactured-sand after high tem peratures
CHENZhengfa，QIN Yanlong，LIUGuifeng，LIShichao
(School ofArchitectureEngineering，ShandongUniversityofTechnology，Zibo 255049，China)
Abstract： Mechanical properties of the concrete with manufactured—sand were investigated experimentally at room temperature and
high temperatures(100，200。300℃ )．The result shows that stress—strain relationship ofthe concrete with manufactured—sand appears non—
linear characteristics，and the degree of nonlinearity is significantly affected by temperature．A uniaxial compressive constitutive model of
concrete with manufactured—sand was developed based on the incorporation of temperature coeficient into Jones—Nelson—M organ mode1．
in which the mechanical property of the concrete with manufactured—san d was expressed as a fimction of strain energy．Predictions of the
model were agreed well with the stress—strain curves measured experimentally，which shows that the constitutive model can describe effec—
tively the mechanical properties ofconcrete with manufactured—sand after hi【gh temperatures．
Key words： manufactured—sand；concrete；constitutive model；high temperature
0 引言
近年来，关于高温后混凝土的试验研究多是针对天然
砂混凝土_13]，对机制砂混凝土在高温后的强度和耐久性能
的研究还不多见 。随着天然砂资源的大量减少和人们对
环境保护的高度关注，在政府的大力倡导和推广下，机制
砂混凝土在工程中得以广泛应用，因此针对机制砂混凝土
在高温环境下的强度和耐久性能研究逐渐受到重视。机制
砂混凝土采用机制砂作为细骨料，与天然砂存在材料差异，
材料的耐热性能和高温后的性能变化不同，因此有必要开
展高温后机制砂混凝土本构关系试验研究，为机制砂混凝
土的高温应用提供参考。
目前，国内外有关机制砂混凝土本构关系的研究十分
缺乏，大都是关于天然砂混凝土材料本构关系的研究 。
已有的混凝土本构关系可分为线弹性、非线性弹性、塑性
理论、内蕴时间模型、损伤力学模型等多种模型。但由于学
术观点和研究方法的不同，其计算结果存在差异，得到的
理论模型各有利弊和一定的适用范围。弹性模型简单但只
适合单调加载，针对混凝土仅在低应力弹性阶段适用；经典
塑性模型数学上较严格但与混凝土材料破坏机理不协调，
塑性势函数难确定；内时模型摆脱了屈服面的约束，在实
际问题的计算中能用一个统一的公式描述全过程，但由于
表达式过多，确定参数又不容易，所以对其推广和应用仍
需做许多工作；损伤模型物理含义清晰，但损伤变量的定
义与损伤演化方程的确定等都存在着问题，故也很难在实
际丁程中应用⋯。
本研究结合C60机制砂混凝土在常温下和高温后的
单轴压缩试验结果，对Jones—Nelson—Morgan模型[1】](以下
简称JNM模型)进行了改进，并应用于机制砂混凝土的本
构关系研究。
1 试验研究
1．1 原材料性能试验
试验用机制砂为山东万泰建筑骨料有限公司生产的

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