混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線

1、混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及主要影響因素姓名：艾紅紅學(xué)號：130520015專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程主要內(nèi)容1. 什么是混凝土混凝土簡介2各種不同混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 及其獲得方法3. 影響混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的主要影 響因素4. 問題與討論5. 參考文獻(xiàn)混凝土簡介 混凝土是一種復(fù)合建筑材料，內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。它是由二相體所組成，即粗細(xì)骨料被水泥漿所包裹，靠水泥漿的粘接力，使骨料相互粘接成為整體。如果考慮到帶氣泡和毛細(xì)孔隙的存在， 混凝土實(shí)際是一種三相體的混合 物，不能認(rèn)為是連續(xù)的整體。1普通高強(qiáng)度混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線曲線形狀分析 如圖，普通高強(qiáng)度混凝土只能測出壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段

2、，因?yàn)榛炷烈坏┏霈F(xiàn)出裂縫，承力系統(tǒng)在加壓過程中積累的大量彈性能突然急劇釋放，使得裂縫 迅速擴(kuò)展，試件即刻發(fā)生破壞，無法 測得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。2摻雜了纖維與混雜纖維的纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的壓縮應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€2曲線形狀分析由曲線可以看出，纖維與混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土則能夠準(zhǔn)確地測出完整的壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線 纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土和混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的這兩種曲線具有相同的形狀，都由三段組成：線性上升階段、 初裂點(diǎn)以后的非線性上升階段、 峰值點(diǎn)以后的緩慢下降階段2再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)方法 1.再生混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C20，C25，C30，C40，再生骨料取代率100%

3、。標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件150mm*150mm*300mm，采用28天強(qiáng)度測試結(jié)果。 2.采用“等應(yīng)力循環(huán)加卸載試驗(yàn)方法”測定再生 混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，即每次加載 至預(yù)定應(yīng)力后再卸載至零，再次進(jìn)行加 載，次循環(huán)后達(dá)不到預(yù)定應(yīng)力而自動轉(zhuǎn) 向包絡(luò)線時(shí)，進(jìn)行下一級預(yù)定應(yīng)力的 加載。3實(shí)測再生混凝土應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€ 曲線形狀分析 由以上四幅圖可見，四組試件得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀大概相同，但是細(xì)部差別較大。 曲線上升段變化趨勢基本相 同，但下降段各不相同。高強(qiáng)混凝土在單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4 實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)力-應(yīng)變曲線曲線形狀分析 1. 從圖中可以看出A1-A5試件的曲線為完整的圓滑曲線，A6，A7只有上升

4、段曲線；A6，A7由于混凝土試件強(qiáng)度較高實(shí)驗(yàn)設(shè)備剛度不夠，當(dāng)cfc 后，試驗(yàn)機(jī)釋放的能量迅速傳到周圍的4 個(gè)鋼柱上，從而引起混凝土突然破壞，所以曲 線只有上升段沒有下降段。2. A1-A7試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線的上升段 是相似的，但下降段的曲線形狀差 別較大。3.混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的下降段，隨混凝土強(qiáng)度的提高而越來越陡。4.高強(qiáng)混凝土的應(yīng)力一旦達(dá)到峰值即呈現(xiàn)剝落，所以下降段所反映的主要是一個(gè)混凝土的破碎 過程。5.混凝土線性段的范圍隨混凝土強(qiáng)度的 提高而增大，混凝土強(qiáng)度越高，應(yīng)力 應(yīng)變曲線的下降段越陡，曲線更傾斜。不同加載速度下混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線5實(shí)驗(yàn)裝置：MTS815.04巖石力學(xué)試驗(yàn)

5、機(jī)實(shí)驗(yàn)方法1.考慮5中不同加載速度，在位移和應(yīng)變雙重控制下得到動力加載條件下單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線。2.試件設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C40，采用普通硅酸鹽混凝土材料，骨料選用最大粒徑25mm連續(xù)級配卵石，水泥：水：砂：石=1.00:0.42:1.41:2.62， 圓柱體試件，尺寸100mm*200mm， 人工澆筑，機(jī)械振搗，鋼模成型，24 小時(shí)拆模，28天養(yǎng)護(hù)。3.采用兩層0.1mm厚聚四氟乙烯薄膜 作減磨層，消除側(cè)向約束影響。應(yīng)力-應(yīng)變曲線曲線分析 有圖可得：動力加載下的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀仍然符合經(jīng)典單軸受壓實(shí)驗(yàn)的基本描述； 動力加載條件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響主要體現(xiàn)在混凝土抗壓強(qiáng)度以及變形特性方面

6、； 應(yīng)變率對混凝土抗壓強(qiáng)度 的影響較為突出顯著。碳纖維混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線1.實(shí)驗(yàn)材料：42.5R普通硅酸鹽水泥；天然細(xì)河沙；碎石，最大粒徑不超過10 mm；萘系減水劑。碳纖維使用威海拓展纖維有限公司生產(chǎn)的長度為25 mm的CCF300-12K碳纖維。配制基準(zhǔn)混凝土試件強(qiáng)度為C25， 試驗(yàn)配合比為：m水泥 m水 m砂 m石子=1 0.55 1.92 3.27。 素混凝土中減水劑質(zhì)量為水泥質(zhì)量 的0.5%，碳纖維混凝土中減水劑質(zhì)量 為水泥質(zhì)量的2.5%。實(shí)驗(yàn)方法： 采用外摻法摻入碳纖維，即保持基準(zhǔn)混凝土的配合比各材料用量不變，碳纖維按不同體積分?jǐn)?shù)控制摻入其中，體積分?jǐn)?shù)控制為9組，分別為0

7、，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%。 按碳纖維體積分?jǐn)?shù)的不同，混凝土共分為9組，每組制作3塊100mm 100mm100 mm立方體試件和4塊100mm100mm300mm棱柱體試件， 共計(jì)63塊試件。 每組7塊試件中，3塊立方體試件用于測定 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，3塊棱柱體試件用 于測定混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度，1塊棱柱體試 件用于混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的測定。實(shí)驗(yàn)曲線曲線分析1。各體積分?jǐn)?shù)碳纖維摻量混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基本形狀相同，但與未摻碳纖維的混凝土曲線相差較大。2.摻有碳纖維的混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線的峰值點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)變值基本相同，但，應(yīng)

8、力大小不同， 且都比未摻時(shí)低。3.摻有碳纖維的混凝土破壞時(shí)的應(yīng)變量都 比未摻時(shí)的應(yīng)變量大，且大很多。4.由圖可得，碳纖維的加入可以增加 混凝土的延性高溫后混雜纖維RPC單軸受壓應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系7原材料選用: 普通硅酸鹽水泥,Si02,微硅粉,S95型礦渣粉,石英砂,黃褐色粉末狀FDN濃縮型高效減水劑； 長度為13mm,直徑為0.22mm的高強(qiáng)平直 鋼纖維; 長度為1820mm;熔點(diǎn)為165的聚丙 烯纖維(PPF)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)方法: 經(jīng)高溫試驗(yàn)后的試件,在室內(nèi)放置3d后進(jìn)行單軸受壓試驗(yàn). 試驗(yàn)在5000kN電液伺服液壓試驗(yàn)機(jī)上附加剛性元件，以提高試 驗(yàn)裝置的整體剛度高溫后混雜纖維RPC應(yīng)力-應(yīng)變曲

9、線曲線分析 1.不同溫度下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線相差很大，基本趨勢為溫度越高，曲線越低緩應(yīng)變量大，應(yīng)力小。 2.溫度低時(shí)曲線變化急劇，上升段和下降段 都很陡，最大應(yīng)力值較大，總應(yīng)變量小 3.溫度高時(shí)，曲線變化和緩，最大應(yīng)力 值很小，但總應(yīng)變量較大小結(jié)：1.所有應(yīng)力應(yīng)變曲線的大概形狀都相同：即包括上升段，頂點(diǎn)，下降段。2.不同混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線各段的特征不同：各段的長度、傾斜度，頂點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變值， 下降段的長度，傾斜度等。3.這些差別主要是由混凝土自身材料， 實(shí)驗(yàn)方法，環(huán)境因素等引起的。4. 應(yīng)力-應(yīng)變曲線的最高點(diǎn)可得到混凝土試件在實(shí)驗(yàn)過程中的最大應(yīng)力；曲線的終點(diǎn)處可以得到混凝土破壞時(shí)的最大變

10、形量。5.曲線的傾斜程度反映了混凝土的彈性模量的大小。6.可以通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線找到混凝土 最佳的受荷能力即實(shí)際使用過程中 的最佳設(shè)計(jì)承載力。影響混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的因素1.組成材料品種性質(zhì)的影響： 水泥和骨料的品種性質(zhì)是混凝土組成結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的主要影響因素。（1）水泥：早起強(qiáng)度低者后期強(qiáng)度增長較大。 （2）骨料：表面粗糙帶棱角的花崗 巖碎石普通人造輕骨料普通砂礫。2.組成材料配比的影響(1)水灰比：水灰比會影響混凝土的密實(shí)程度(2)空氣含量：水灰比不變時(shí)，空氣含量每增 加1%，抗壓強(qiáng)度約降低4%5%左右。(3)水泥用量：任何一種混凝土配比都有其最優(yōu)水灰比和水泥用量。在最優(yōu)水泥用 量之

11、下，一般強(qiáng)度隨水泥用量的增 加而上升，反之，則不僅不能使強(qiáng) 度增加，反而有害于某些使用性能。 如增加徐變和收縮量等。 （4）骨料最大尺寸：在正常水泥用量 下，骨料粒徑大，可以降低用水量，有利于強(qiáng)度。但由于大骨料的存在會 引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非連續(xù)性，增加 混凝土內(nèi)部的非均質(zhì)性，水泥石 與較大骨料顆粒接觸面會產(chǎn)生較 大的應(yīng)力，不利于混凝土的強(qiáng)度。3.混凝土齡期 混凝土內(nèi)水泥水化過程是時(shí)間的函數(shù)，所以混凝土的強(qiáng)度是隨齡期而定的，齡期越大，強(qiáng)度越大，但增長速度會變緩慢。4.實(shí)驗(yàn)方法： 試件形狀和大小尺寸：試件的形狀和大小尺寸不同，測出的強(qiáng)度不同，如前所述的立方體，圓柱體，棱柱體強(qiáng)度。 加載速度：實(shí)驗(yàn)表明，

12、加載速度越快，強(qiáng)度 增長值越大，這是總趨勢，實(shí)際 上其影響程度還與試件大小有關(guān)。 即在同一加載速度下，不同大小 的試件的強(qiáng)度也會不同5.其他因素： 施工養(yǎng)護(hù)條件; 施工方法; 環(huán)境溫度; 實(shí)際受力情況。問題與討論 1.試驗(yàn)得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線大多數(shù)是通過一部分真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)的計(jì)算軟件擬合得到，其中非實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)部分能否真實(shí)反映混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？其準(zhǔn)確性對實(shí)際工程的影響大不大？ 2.這諸多的影響因素中哪種因素對單軸受壓時(shí) 混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響最大？ 3.各種影響因素之間是單獨(dú)作用還是 相互作用？如果是相互作用，是相 互促進(jìn)還是相互抵消？參考文獻(xiàn)1王傳志，騰智明。鋼筋混凝土，36頁。2韓麗娟， 余紅發(fā)，麻海燕，劉俊龍.混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土受壓應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系J.中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2011,32(6):791-795.3丁東方.再生混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系研究J.低溫建筑技術(shù).2012,6:25-26.4蔣麗娜，混凝土在單軸受力時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分析J.廣西工學(xué)院