荷载历史和硫酸盐干湿循环侵蚀作用下混凝土抗压性能试验研究

为研究荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对混凝土单轴抗压性能的影响,对经历不同荷载历史(0、25%、50%极限抗压强度)和不同浓度(5%、10%)硫酸盐干湿循环作用下混凝土试件进行单轴压缩试验,考察材料弹性模量、抗压强度、峰值应变和应力应变关系等力学性能的变化规律。试验结果表明,经历硫酸盐干湿循环侵蚀后的混凝土纵向裂缝数量变多,表层剥落严重;经历硫酸盐侵蚀的混凝土应力应变全曲线形状变得扁平,下降段变得平缓;随着硫酸盐溶液浓度的增大,混凝土抗压强度和弹性模量均降低,但峰值应变增大;相同浓度下,混凝土的抗压强度和弹性模量随着应力水平的增大有降低的趋势,但降低的幅值不明显,峰值应变有增大的趋势。     

经硫酸盐侵蚀和历史荷载联合作用的混凝土单轴受压应力-应变曲线

为研究经不同硫酸盐浓度、不同荷载历史以及不同浸泡方式作用下的混凝土的力学性能,对不同因素损伤后的混凝土进行单轴抗压试验,对比分析了混凝土应力-应变曲线的变化规律。研究表明:当荷载历史应力水平低于50%时,单独荷载历史对混凝土应力-应变全曲线影响较小,随着荷载历史应力水平的增大,峰值应力降低,混凝土试件破坏时脆性增加。在连续浸泡-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线有较为明显的上扬,上升段斜率增大,峰值应力提高。在干湿循环-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线变得扁平,单轴抗压强度降低,损伤劣化作用明显。     

单轴反复荷载下混凝土动态抗压性能的研究

采用大型静动态电液伺服试验系统,对混凝土试件在不同应变率下进行单轴反复荷载的动态抗压试验,并与单调荷载破坏相比较。通过试验,研究了随着应变速率的变化,混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变、应力应变曲线的性能。试验表明,在相同的应变速率下,混凝土经历多次重复荷载后,其抗压强度下降幅度较大。随着应变率的增大,荷载历史对混凝土强度影响作用在减小。     

荷载历史后高强混凝土动态抗压试验

应用MTS试验机,在应变速率为10-5/s～10-2/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。     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

高温后再生混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

利用废弃混凝土经机械破碎后制成的再生粗、细骨料,制作168个不同再生粗、细骨料取代率尺寸为100mm×100mm×300mm的再生混凝土试件,经历20～800℃作用后进行单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了不同再生粗、细骨料取代情况和经历温度对再生混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明：相同温度作用后,随着不同再生骨料取代率的增加,峰值应变增大,弹性模量减小,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增大,脆性增大;随着经历温度的升高,峰值应变与泊松比先降后增,并在温度400℃后增幅最大,而峰值应力与弹性模量均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平,与横轴包围面积显著减小;再生粗、细骨料单独掺入对混凝土受力性能的影响比较一致,同时掺入时性能退化较快。通过回归分析,建立各组再生混凝土试件单轴受压分段式应力-应变本构方程。     

再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线分析

再生混凝土应力-应变本构关系是分析再生混凝土结构承载力及变形破坏的主要依据,本文针对六种不同再生粗骨料替代率、三个龄期的棱柱体共54个试件进行轴心抗压强度试验,分析了不同再生粗骨料替代率对再生混凝土全应力-应变曲线和轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响规律。结果表明,再生混凝土全应力-应变曲线与普通混凝土相似,弹性模量均低于普通混凝土,峰值应变随着取代率增加而增大,极限应变则随着取代率的增加呈先增后减趋势。     

补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系试验

以废弃钢渣为粗骨料制备补偿收缩钢渣混凝土试件,并对其进行抗压强度、弹性模量及泊松比试验,分析了水灰比对补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态、抗压强度、变形及应力-应变关系的影响.结果表明:补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态与普通混凝土相似,但前者出现裂缝时间较晚,裂缝发展速度较快,峰值应变较小;随着水灰比的减小,补偿收缩钢渣混凝土试件的抗压强度逐渐增大,弹性模量先增后减;补偿收缩钢渣混凝土试件的变形、应变和弹性模量均小于普通混凝土,泊松比是普通混凝土的2~3倍.由于补偿收缩钢渣混凝土内部含有的缺陷和空隙较少,其应力-应变关系曲线的线性阶段较长,曲线反弯点不明显.基于补偿收缩钢渣混凝土试验结果,提出了补偿收缩钢渣混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比的计算方法,建立了补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系模型,此模型计算结果与试验结果吻合较好.     

经历荷载历史后的混凝土动态抗压试验

为了研究荷载历史对混凝土动态抗压特性的影响,应用MTS试验机对经历了30%极限抗压强度荷载历史后的C30混凝土试件进行了应变速率为1×10-5/s～1×10-2/s的单轴动态抗压试验。试验结果表明:经历荷载历史后,混凝土的动态抗压特性发生了一定程度的变化;与直接加载相比,经历荷载历史后的混凝土平均极限抗压强度、弹性模量降低了,峰值应变没有明显变化;抗压强度、弹性模量随着应变速率的增大而增大,峰值应变正好相反。     

硫酸盐干湿循环下ECC的轴压力学行为

针对干湿循环作用下高延性水泥基材料(ECC)的硫酸盐侵蚀问题,开展了不同侵蚀周期下ECC小尺寸圆柱体试件的单轴压缩试验,从轴压应力-应变曲线、轴压强度、峰值应变、弹性模量和泊松比等多重力学指标的角度研究了受蚀ECC的轴压力学行为.结果表明:侵蚀初期的材料峰值轴向应变逐渐提高,侵蚀后期小幅降低,而径向应变呈先减小后增大趋势;硫酸盐干湿循环作用不会对ECC压应力-应变曲线的初始线性段产生影响,而对曲线的非线性上升段和应力下降段影响显著;随侵蚀周期延长,ECC抗压强度大幅提高,但基材强度未见明显增长;应力下降段中,受侵蚀ECC的应力陡降特征明显区别于侵蚀前ECC的平缓下降;在本文研究的周期范围内,未见硫酸盐侵蚀对ECC弹性模量和泊松比的劣化作用.