荷载历史后高强混凝土动态抗压试验

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发布时间：2021-09-16

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荷载历史 l=口：：古ra'j 强混凝土动态抗压试验
阮神萌，于宁宁，李进军，刘俊飞
(1．天津大学建筑设计研究院．天津300073； 2．河北工业大学土木工程学院。天津300401)
【摘要】应用MTS试验机，在应变速率为1O ／s～1O-2／s，对经历50％极限抗压强度荷载历史的C60混
凝土试件进行的单轴动态抗压试验，研究荷载历史对高强混凝土动态抗压特性的影响。试验结果表明混凝土的
动态抗压特性发生变化，动态抗压强度和弹性模量随应变速率的增大而增大，峰值应变则减小；与直接加载比较，
荷载历史后的混凝土极限抗压强度随应变速率的增幅较大，平均极限抗压强度和弹性模量降低，峰值应变无明显
变化。
【关键词】荷载历史；应变速率；混凝土；抗压特性；试验研究
【中图分类号】TU528．31；TU502 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2013)04—0004—02
自Abrams_1 于1917年进行了不同应变速率的混凝土
压缩试验，发现混凝土的抗压强度对应变速率存在敏感性
以后，关于应变速率下的混凝土动态抗压特性的研究就没
有间断，并取得了丰富的研究成果。肖诗云等人通过
MTS试验机对尺寸为100mm的混凝土立方体试件进行了应
变速率为1O ／s—lO ／s的动态抗压试验，得出了：平均抗
压强度、初始弹性模量随着应变率的增大而增加，泊松比随
着应变率的增大没有明显改变的结论。其他学者在试
验研究基础上也得出了混凝土动态抗压强度随应变率的增
大而增加的结论，这一结论也达成了共识。
上述都是未经历荷载历史的混凝土动态实验研究，实
际中的混凝土结构则多经历一定荷载历史再承受动态荷载
作用的。混凝土是多成分组成的脆性复合材料，内部初始
缺陷在荷载作用下发生发展和扩大，而这种缺陷的发生和
发展不可恢复，因此经历荷载历史后混凝土的强度、变形等
特性都会发生改变。为了研究荷载历史对混凝土动态抗
压特性的影响，对不同强度等级的混凝土进行研究是很有
必要的。本试验将研究应变率为1O ／s～10 ／s，经历
50％极限抗压强度荷载历史的高强混凝土(C60)动态抗压
特性，来进一步了解混凝土在经历荷载历史后的动态抗压
性能。
1 试验
1．1 试验设备及方法
试验采用MaS(液压伺服试验机)进行试件加载，该系
统的最大加载能力为650kN，对试件施加的应变速率可以通
过设定运行时间、位移来控制。为了保证试验对加载设备
刚度的要求，对加载设备进行了适当的改进，在加载机具上
设置了一辅助钢架和四个蝶形弹簧。数据采集设备为美国
Iotech公司的Strainbook／616。为测量试件应变，在试件于加
载方向平行和垂直的两个对面中心分别贴5mm×100mm和
5mm×30mm的应变片，并交叉布置。在试件安放后，在试
件的对角处两点分别安装一个电感式传感器(LVDT)。试
验应变速率为lO ／s、10。／s、1O ／s、10 ／s，取l0。／s为
准静态应变速率。加载方案：首先在待测应变速率下直接
加载测得混凝土的极限抗压强度厂，然后以同样的应变速率
加载到50％f强度后卸载至0，并将该试件再以同样的应变
速率重新加载破坏。这样就可测得直接加载和经历荷载历
史后的混凝土动态抗压强度。
1．2 试件制作
混凝土试验试件为70mm×70mm×200mm的棱柱体，
强度等级为C60，混凝土配合比为m水：m水泥．-m砂：m石：m减水剂
=1：2．82：4．19：7．24：0．048。水泥为奎山牌P．052．5普通
硅酸盐水泥；骨料为连续级配的碎石，最小粒径为5ram，最
大粒径为20ram；砂子为天然河砂；添加剂为高性能聚羧酸
减水剂，自来水拌合，标养28d后自然养护直至试验开始。
为保证试验成功率和试验数据的准确性，每组准备试件数
量将不低于3个。
2 试验结果与分析
2．1 荷载历史对混凝土动态抗压强度的影响
表1 直接加载50％后混凝土动态抗压强度 MPa
因为混凝土动态加载试验较静态时复杂，为了获得理
想的试验数据并保证试验的成功，本次试验每组准备4个试
件，并对其中的3个进行加压试验，另外一个备用，以求获得
3个有效的试验数据。经过对试验数据的统计分析，得到不
同应变速率下，直接加载和加载一次50％f初始荷载历史后
的C60混凝土动态抗压强度结果如表1所示。
从表1中的动态强度压缩试验结果可以看出，经历一次
荷载历史和应变率都对混凝土的单轴极限抗压强度有着重
要影响，两种条件下混凝土的平均极限抗压强度混凝土抗
压强度都随着应变率的增大而增大。以混凝土极限抗压强
度平均值进行对比来看，经历一次荷载历史后与直接加载