不同加载速率下混凝土单轴受压性能大样本试验研究

混凝土结构在动力作用下的非线性行为受加载速率的影响较大。为了研究混凝土在动力作用下应变率效应以及这种效应对随机性的影响,进行了强度等级为C30~C60的普通混凝土棱柱体试件在8个不同应变速率(10-5/s~10-1/s)下的单轴受压应力-应变全过程大样本试验研究(共418个)。试验采用MTS815力学性能试验系统,针对每一工况,对同强度同批浇筑的约16个试件进行相同应变速率的加载。试验获得了不同强度、不同加载速率下混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线和应力标准差-应变曲线、峰值应力和峰值应变的统计特征值。研究结果表明:加载速率对混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线的影响最为明显,对混凝土的单轴受压应力标准差-应变曲线、峰值应力标准差、峰值应变均值和标准差的影响均不明显。     

约束再生混凝土足尺试件受压应力应变全曲线试验研究

为研究箍筋约束再生混凝土的单轴受压应力应变全曲线,对9个直径为500mm、高度为1 500mm的再生混凝土圆形柱进行试验,采用20 000kN伺服液压试验机进行位移控制加载。试验参数主要为纵筋率、箍筋间距与直径、加载应变速率。试验结果表明,箍筋间距、配箍率对试件延性影响较大。当加载应变速率由0.000 003/s增大到0.003 3/s时,试件的峰值应力增大1.14倍。分析表明,再生混凝土应力应变全曲线与普通混凝土类似,但下降段较普通混凝土陡峭,脆性更为明显。     

历经循环荷载历史混凝土动态受压试验研究

为了研究历经不同循环加载历史和不同应变速率对混凝土的动态峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律的影响,进行了混凝土圆柱体试件历经循环加载历史后,在应变速率为10-5、10-4、10-3/s时的单轴受压特性试验。试验结果表明:随着应变速率的提高,混凝土的动态单轴抗压强度明显增加;在相同的应变速率和循环振幅情况下,混凝土的峰值应力随着循环荷载频率的增加而降低;在相同循环加载历史的条件下,混凝土的峰值应变随应变速率的提高总体上有增加的趋势;在相同循环加载历史条件下,混凝土的弹性模量随应变速率和循环加载历史振动频率的变化规律总体上并不明显。     

高温后纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过306个150mm×150mm×300mm纤维纳米混凝土棱柱体试块在25~800℃后的单轴受压试验,探讨钢纤维体积率、纳米材料掺量和高温对纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线的影响。结果表明,纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线可分为弹性阶段、裂缝稳定发展阶段、裂缝失稳扩展阶段和破坏阶段;随钢纤维体积率和纳米材料掺量的增大,应力-应变曲线逐渐饱满,峰值应力和峰值应变均有一定程度的提高,曲线下包面积逐渐增大;随温度升高,应力-应变曲线趋于扁平,弹性段逐渐变短,峰值应力显著降低,峰值应变增大,应力-应变曲线下包面积减小。通过对试验数据的综合分析,建立了考虑纤维、纳米材料和温度影响的纤维纳米混凝土轴压应力-应变曲线数学模型。     

普通混凝土与轻集料混凝土的受压动力性能

为探究混凝土结构的动力特性,对轻集料混凝土与普通混凝土进行了10种应变率下的单轴受压动力性能试验,得到了2种混凝土应力-应变曲线及不同工况下的破坏形态特征.根据试验所得应力-应变曲线提取试件的峰值应力、峰值应变和弹性模量,同时对不同加载工况下试件破坏形态进行动力特征对比分析.结果表明:静动力应变率下普通混凝土的破坏形态主要是黏结材料破坏,而轻集料混凝土的破坏形态主要是轻骨料剪切破坏;随着应变率的提高,2种混凝土峰值应力、弹性模量均有明显提高,但轻集料混凝土较普通混凝土受加载应变率的动力影响更为明显;普通混凝土、轻集料混凝土峰值应变随应变率变化较小但其离散性较大.同时根据试验结果建立了普通混凝土与轻集料混凝土的应变率与峰值应力、弹性模量的关系公式,峰值应力和弹性模量经无量纲化处理后的值与相对应变率的对数值成线性关系.     

冻融循环后自密实混凝土单轴受压应力-应变曲线试验研究

为研究新疆地区自密实混凝土冻融循环后单轴受压应力-应变曲线,采用新疆地区原材料配制自密实混凝土,制作27个100 mm×100 mm×400 mm棱柱体抗压试件,经历0、25、50、75、100、125、150、175、200次冻融循环后,进行单轴受压应力-应变曲线试验。分析了不同冻融循环次数对自密实混凝土峰值应力、峰值应变、泊松比、和单轴受压应力-应变曲线的影响。结果表明:峰值应力随着冻融循环次数的增加而降低;在25、50次冻融循环时,峰值应变逐渐减小,50~200次冻融循环时,峰值应变随着冻融循环次数的增加逐渐增大;泊松比随着冻融循环次数的增加而减小;纵向应力-应变曲线随着冻融循环次数的增加渐趋扁平,与横轴的包围面积减小,自密实混凝土吸收能量的能力变弱。     

自修复再生混凝土应力—应变曲线试验研究

通过以再生骨料作为微生物载体制备自修复再生混凝土,采用控制变量法设计24个试件进行单轴受压加载试验,通过试验测得其单轴受压应力-应变曲线。试验结果表明,随着修复时间的不断增加,自修复再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有一定程度的增加。采用单轴受压本构方程进行拟合,上半段曲线采用三次多项式拟合,下半段曲线采用有理分式拟合,拟合结果合理,匹配度高。     

混凝土动态受压力学性能的试验研究

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70 mm×70 mm×200 mm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1×10-5/s到1×10-2/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-应变全曲线,从而使基本受压性能得到综合的宏观反应。     

考虑地震量级作用下橡胶纤维混凝土的受压动力性能

为探究橡胶纤维混凝土受压动力性能,分别按0％和30％橡胶取代率、0％和0.6％聚丙烯纤维掺量配制4种配合比橡胶纤维混凝土;同时考虑8种地震量级加载应变率,应用液压伺服机对橡胶纤维混凝土开展单轴受压试验,得到不同加载工况下橡胶纤维混凝土受压破坏形态和应力-应变曲线.结果 表明:掺有橡胶颗粒和聚丙烯纤维的混凝土静动力受压破坏形态完整性相对较高,橡胶颗粒作用能够有效提高混凝土的延性特征;随着加载应变率的提高,橡胶纤维混凝土峰值应力逐步增大,其中单掺聚丙烯纤维的混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数明显高于其他配合比工况,单掺橡胶颗粒的混凝土所表现出的规律则与之相反;另外,分别提出了加载应变率与橡胶纤维混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数的关系方程,并对其受力机理进行了探讨.     

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。     

再生混凝土的单轴压缩动态力学性能EI北大核心CSCD

利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化规律.结果表明:不同应变速率下再生混凝土的单轴压缩应力-应变全曲线具有相似性,随着应变速率的提高,其抗压强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变则逐渐减小;当取代率为100%时,再生混凝土表现出更显著的应变速率敏感特性;随着应变速率的提高,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与微结构应变率效应机理、宏观非线性本构行为之间表现出良好的一致性.     

高温后再生砂浆单轴受压应力-应变关系试验研究

为得到高温后再生砂浆单轴受压应力-应变关系,对72个70.7 mm×70.7 mm×216 mm不同再生细骨料取代率的再生砂浆试件进行单轴受压试验,实测了20~800℃温度作用后试件的应力-应变全曲线,分析了再生砂浆的高温性能,以及再生细骨料取代率和经历温度对再生砂浆峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比、体积应变和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明:不同再生细骨料取代率的砂浆试件高温后的表面颜色均经历灰色、浅红、灰白的过程,温度高于400℃以后开始出现裂缝、掉皮、疏松等现象;再生砂浆试件高温后质量损失率高于普通砂浆试件,温度高于400℃以后各类砂浆试件的质量损失率保持稳定;相同温度下,随着再生细骨料取代率的增加,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增加,弹性模量减小,脆性更加显著;随着温度的升高,峰值应变逐渐增大,而峰值应力、弹性模量与体积应变临界点对应的应力比均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平。通过回归分析,建立了再生砂浆高温后峰值应力、峰值应变、弹性模量与温度的关系计算式,以及单轴受压分段式本构方程。     

再生粗骨料取代率对约束再生混凝土动态力学行为的影响

通过箍筋约束再生混凝土棱柱体动态力学性能试验,获取不同再生粗骨料取代率下约束再生混凝土单轴受压动态应力-应变关系全曲线|研究取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律。不同再生粗骨料取代率、体积配箍率或应变率下约束再生混凝土应力-应变曲线形状无明显区别,曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显。随着再生粗骨料取代率的增加或应变率的提高,下降段曲线随之变陡|箍筋约束在很大程度上可以改善再生混凝土的脆性,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓。再生粗骨料取代率对受压峰值应力和极限应变的影响规律不明显|随着再生粗骨料取代率、加载速率或箍筋约束的提高,约束再生混凝土受压峰值应变均随之增大。初步提出受压峰值应变的再生粗骨料取代率影响因子模型。根据初始弹性模量变化规律,提出不同取代率下约束再生混凝土受压初始弹性模量计算公式。     

考虑应变软化的再生混凝土应力-应变全曲线方程

由于影响因素较多,确定再生混凝土的应力-应变全曲线性能需要积累较多的研究结果。采用0、50%和100%3种取代率,70 mm×70 mm×148 mm棱柱体试件,电-液伺服试验机,等位移速率加载,进行了再生混凝土单轴受压试验,获得了再生混凝土全曲线。试验表明:随取代率的增加,再生混凝土弹性模量略有减少,峰值应变逐渐增加,曲线上升段的略有差异。50%取代率组强度极限时试件的裂缝发展稳定性较差,100%取代率组峰值应力低变形能力较好。根据试验结果分析了应变软化现象,建立了再生混凝土考虑软化现象的全曲线方程。     

灰砂蒸压加气混凝土应力—应变全曲线的试验

应用液压试验机对3组灰砂蒸压加气混凝土试块在轴心压力下的应力-应变全曲线进行了测定,通过试验分析了灰砂蒸压加气混凝土的破坏特征与应力-应变全曲线形状的关系,提出了灰砂蒸压加气混凝土上升段的曲线方程,得出试验结果与公式吻合较好的结论。     

弹性橡胶混凝土压、弯变形性能试验研究

对普通混凝土、橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土进行了单轴受压及四点弯曲荷载作用下变形性能的试验研究,得到了各组混凝土的单轴受压应力-应变全曲线及弯曲荷载作用下的荷载-挠度曲线,并对单轴受压应力-应变全曲线进行了拟合,得出了全曲线方程及拟合参数。结果表明,橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压应变峰值分别是普通混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下的极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。说明橡胶及纤维的掺入大大提高了普通水泥混凝土的韧性及变性性能。     

混凝土双轴受压试验与破坏准则研究

利用岩石真三轴仪液压伺服机,采用定侧向加载方式对普通混凝土进行双轴受压试验研究,得到不同应力比下混凝土的应力-应变曲线和破坏形态,通过提取应力-应变曲线峰值应力和峰值应变(峰值应力对应应变)特征值,研究不同应力比下混凝土破坏机理与主应力方向的强度规律。试验结果表明:当侧向应力较小时,混凝土破坏形态与单轴受压向类似;当侧向应力较大时,试件呈现劈裂状破坏形态。当σ_X/f_c=0～0.2时,峰值应力随着侧向应力比的增大而增大,当σ_X/f_c=0.2～0.5时,σ_Z峰值应力随着侧向应力比的增大而变化较小。应用Kupfer破坏准则对试验数据进行验证,Kupfer破坏准则预测定侧向加载方式下混凝土双轴受压强度结果相对保守。同时基于Kupfer破坏准则方程提出了定侧向加载下混凝土的破坏准则并进行验证。研究结果对混凝土工程应用与计算具有较大的意义。     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

普通混凝土局部受压与偏载力学性能试验研究

利用液压伺服机对普通混凝土局部受压与偏载力学性能进行试验研究,设置4种不同加载面积与6种不同偏载位置的加载工况,得到混凝土试件破坏形态与应力-应变曲线,提取应力-应变曲线峰值应力与峰值应变特征参数,对比分析不同加载面积和偏载位置混凝土力学性能,主要得到以下结论:不同加载面积下混凝土峰值应力和弹性模量随着加载面积的减小而逐步增大,峰值应变却随之减小,其中峰值应力与加载面积系数呈冥函数关系;偏载作用下,混凝土中心受压峰值应力高于偏心约束受压,偏心约束受压峰值应力高于偏心边角受压。研究结果较好地说明了混凝土局部受压与偏载作用下的力学性能。     

不同应变速率下再生混凝土单轴受压力学性能研究

设计并完成60个再生混凝土棱柱体试块,利用电液伺服万能试验机对设计强度等级为C30,C40的2种再生混凝土试块进行应变速率为10-5/s~10-2/s范围内的单轴受压本构关系试验,得到不同应变速率下的应力-应变全曲线。通过试验特征点及应力应变关系曲线,分析应变速率与应力应变关系和混凝土抗压后破坏形态、强度、弹性模量等关系。试验结果表明:随着应变速率的增加,应力-应变全曲线形状基本无变化,而抗压强度、峰值应变等则呈显著增长趋势,当应变速率为10-2/s时,设计强度等级为C30,C40再生混凝土的抗压强度较准静态(10-5/s)抗压强度分别提高12.5%,14.2%,峰值应变分别提高16.97%,17.92%,弹性模量则受应变速率的影响较小。