混凝土动态受压力学性能的试验研究

资料大小：250KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-17

资料介绍

混凝土动态受压力学性能的试验研究
窦远明，张华伟，孙吉书
(河北工业大学土木工程学院，天津300401)
摘要：混凝土作为建筑上应用范围最为广泛的材料，动态力学性能的研究对其充分发挥其抗压性能、提高其安全的性能和降低建筑成
本变得至关重要。采用改进的美国MTS液压伺候加载系统对70mmx70minx200mm的标准棱柱体混凝土试件进行单轴加载试验，客观
的完成了从lxlO4／s到lxlO■s 4个不同数量级范围内的混凝土受压试验，成功得到不同的应变速率下典型的应力一应变全曲线，从而使
基本受压性能得到综合的宏观反应。
关键词：混凝土；动态特性；应变率；抗压强度；本构关系
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)03—0018-03
Experimental study on the dynamic compressive properties of concrete
DOUYuan-ming。ZHANGHua—wei．SUN JI-shU
(School ofCivilEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin 300401，China)
Abstract： Inconstruct，concre~asthemostwidelyapplication rangeofmaterials，theresearchOndynamicmechanicalpropertiesgivefullplayto
concretecompressiveperformance，SOitbecomecriticaltoimprove safetyandreducethe constructioncost．UsetheimprovedHydraulicministerload—
ing system (MTS)ofAmericaproceed singleaxisloadingexperimentto standardprismbodyconcrete samples(70mmx70mmx200mm)．Objec—
tively．It completedfourdiferent orderofmagnitudewithinthe scopeofthe concrete compression experimentwhichprocessfrom lx 10_5／sto lx
10-2／s，it get the typical stress-strain curve which in diferent strain rate successfully，SO that the basic properties of concrete under pressure get
comprehensive macroscopic reaction．
Key w ords： concrete；dynamic characteristics；strain rate；compressive strength；constitutive relationship
0 引言
随着混凝土的应用范围的进一步扩大，单纯的对混凝土力
学性能的研究只保持在其静态性能的范畴上是远远不够的。当
今混凝土结构不可避免的遭受动荷载的冲击，同时混凝土材料
也表现出与一定应变速率相关特性，所以混凝土动态特性的研
究自然也受到很多工程领域的广泛重视。
Abrams[ ]发现了混凝土的抗压强度存在敏感性，标志了
混凝土类材料动态力学性能研究的开始，到Richartt21(1936)和
Glanvillet3】(1938)通过试验得出了混凝土的抗压强度随着加载
速率的增加也相应地增加的结论。国内的清华大学抗震抗爆工
程研究室陈肇元、阚永魁等[4-6](1986)首次进行了混凝土在快速
变形下的抗压及抗拉性能试验，该试验采用高强混凝土，应变
速率约为4xlO-4／s，试验结果得出在快速变形下混凝土的抗裂荷
载可提高约30％，强度提高20％。研究者们在很多方面却并没有
达成了共识，但是由于动力荷载试验比较复杂，而且试验方法
多样性，试验设备、试件尺寸、试件龄期的不同，导致了试验结
果差异很大甚至得到结果相反的结论，所以至今没有一种理论
和方法被研究界所采纳。
单轴压缩条件下的强度与变形特性是混凝土的最基本力
学性能，故本研究用科学的方法对混凝土单轴压缩进行了试验，
收稿日期：201l-09—19
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878073)
· l8 ·
从而对混凝土动态压缩下的强度、弹性模量、泊松比和裂缝的开
展进行了研究和分析。进一步探索了速率对力学性能的影响。
1 试验原理与方法
1．1 试件制备
试样粗骨料粒径为10~20 min的碎石；细骨料为级配II区
中砂；水泥采用奎山P·O 42．5级水泥；水泥：水：细骨料：粗骨料=
1：0．499：1．524：3．096。减水剂为高性能聚羧酸减水剂。根据标准
试验混凝土试件制作的要求，为了满足试验设备对试件大小和
尺寸的要求，试验采用的试件为70mmx70mmx200mnl的标准
棱柱体。试验试模为标准棱柱体钢模，将混凝土装入试模后振
捣密实，24h后拆模，标准养护室养护28 d，然后自然条件放置
200d进行试验。
1．2 设备改进
众多材料试验机上进行的混凝土动态压缩试验往往得不
到具有下降段的应力一应变曲线，分析知由于混凝土试件是脆性
材料直接作用在试件上，其大大超过试件稳定破坏所能承受的
能量，所以就造成试件的突然断裂。从而应力峰值后的线自
然不能很好的体现。所以提高试验设备的刚度成了试验的重中
之重，本试验采用在加载装置上沿试件的受力方向并联4套蝶
形弹簧(图1)，此时试件和蝶形弹簧在加载过程中必然会共同