混凝土应力-应变全曲线的试验研究

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

Ａｓｒｃ：ＴｔｄｏｌｔｃｍｐｅｓｖｔｓｓａｕｖｆＯｌＣｅｓｂｅｔｅｚ－ａｃｃｅ，ｒｅｇｏｐｆ８ｏｃｔｒｍｓｂａｔｔｏＳｙｃｍｐｅｅｏｒｓｅｓｅｓｔｉｃｒｅｏｌｌｔｕｊｃｅｔｆｅｅｔｗｙｌｔｅｒｕｓ５ｃｎｒｅｐｉＵｉｒ－ｒｎＣＣｄｏｒｈｓｈｏｅｓ
ｓｃｍｅｔｉｎｉａｆｌ０ｎｍｘｌ０ｍｍｘ０ｌｒｘｏｓｄｔａｄｆｅｚ－ｗｗａｅｃｏｄｇｔｎｅｅｓａｄｒｐｅｉｎｓｗｉｄｍｅｓｏｓｏ０ｌｈ０３０ｎｌｗｅｅｅｐｅｒｐｉｅｅｔｎｏｒｈａｉｎｔｒｃｒｉＣｈｉｓｔｎａｄＧＢＪ￣ｎ，ＩＮｉ－ｒ（ｅａｏａｏｙｏＳｒｃｕａＥｇｎｅｉｇａｄｂｔｎｏＥｕａｉｎＭｉｉｒ，ｖｌｎｉｅｒｇＤｐｒｍｅｔＴｉｇｕＵｎｖｒｉＫｙＬｂｒｔｒｆｒｔｔｒｌｎｉｅｒｕｎｎＶｉｒｉｆｄｃｔａｏｏｎｓｙＣｉｉＥｇｎｅｎｅａｔｎ，ｓｈａｉｅｓｙ，ｔｉｎｔＢｉｎ００４Ｃｉａｅｉｇ１０８，ｈｎ）ｊ
受冻融环境混凝土的应力一变全曲线试验研究应
段安。钱稼茹
（清华大学土木工程系结构工程与振动教育部重点实验室，北京１０８）００４摘要：为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力一应变关系，照ＧＪ８ — ８按Ｂ２５规定的快速冻融试验方法，３对批共８个尺寸为５

室内配制混凝土单轴试验全应力-应变曲线试验研究

室内配制混凝土单轴试验全应力-应变曲线试验研究潘俊涛;李争容【摘要】本文采用TAW-2000微机控制岩石伺服三轴压力试验机，对室内配制普通混凝土圆柱体试件（高径比约2：1）进行单轴受压实验。

测定了普通混凝土全应力-应变曲线。

通过对试验的研究，循环加载条件下，确实形成了一个封闭的塑性滞回环，且峰后塑性滞回环随循环的次数的增加而变小变窄；加载应力和加载段变形模量呈一定的线性关系；峰后卸载点的应力和峰值应力差越大，峰后曲线的变化越明显，变得越平缓，重新加载曲线的趋近线斜率与初始变形曲线的趋近线斜率相差越大。

%This paper uses TAW-2000 computer controlled rock servo triaxial testing machine to carry on uniaxial compression experiments ordinary concrete cylindrical specimens (height to diameter ratio of about 2:1) in the room preparation, determines the ordinary concrete complete stress-strain curve. Through the study of the test, cyclic loading conditions, a closed plastic hysteresis loop is formed, with the increasing times of cycle, the plastic hysteresis loop after the peak is smaller and narrower; loading stress and loading segment deformation modulus presents a linear relationship; the stresses of post-peak unloading point and peak stress is more bigger, the changes in the post-peak curve is more obvious and gentle, the difference between approaching the line slope of reload curve and initial deformation curve is more greater.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】3页(P109-111)【关键词】单轴实验;普通混凝土;全应力-应变曲线;塑性滞回环;变形模量【作者】潘俊涛;李争容【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093;中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明650051【正文语种】中文【中图分类】TU5280 引言混凝土是水、粗细骨料、水泥按照一定配合比例搅拌、凝固而成的混合料，经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料，其中干燥状态下变密度在2000kg/m3至2800kg/m3之间的混凝土属于普通混凝土。

混凝土应力应变实验报告

混凝土应力应变实验报告1. 引言实验的目的是研究混凝土的应力应变关系，深入了解混凝土的力学性质。

通过对混凝土试件进行施加荷载并测量变形，得出混凝土的应力应变曲线。

2. 实验原理混凝土在受到外力作用时，会产生应变变形。

研究混凝土的应力应变关系可以帮助我们了解其力学行为，为工程设计提供依据。

本实验使用拉压试验方法来测量混凝土试件的应力应变曲线。

3. 实验步骤3.1 准备工作- 检查实验设备的完好性和安全性。

- 准备混凝土试件，尺寸为20cm x 20cm x 20cm，并养护14天。

3.2 实验装置- 使用混凝土试验机，能够施加拉压荷载。

- 在试验机上安装合适的加载头和加载路径，确保荷载平稳施加到试件上。

3.3 实验步骤1. 在试验机上放置试件，并调整试件的位置和对齐。

2. 施加初次荷载，并记录试件的初始长度（L0）和宽度（W0）。

3. 逐渐增加荷载，注意每次增加的荷载应保持相对稳定和均匀。

4. 在每次增加荷载后，等待一段时间，直到试件变形趋于稳定。

测量试件的长度（L）和宽度（W）。

5. 根据测量结果计算混凝土试件的应变。

6. 根据施加的荷载和试件的截面积计算混凝土试件的应力。

7. 将应力应变数据绘制成应力应变曲线。

4. 实验数据与结果分析我们完成了一系列试验，并测量了混凝土试件的长度和宽度，根据测量结果计算出了每个荷载下的应变和应力。

根据这些数据，我们绘制了混凝土的应力应变曲线。

在应力应变曲线中，我们可以观察到一些特点。

一开始，混凝土的应变随着施加荷载的增加呈线性增长。

随着荷载的增加，混凝土开始进入弹性阶段，应变与应力成正比。

当荷载进一步增加时，混凝土会出现塑性变形，应变增加的速度变慢，应力也开始饱和。

通过观察应力应变曲线，我们可以计算出混凝土的弹性模量、极限强度以及屈服强度等重要的力学参数。

5. 结论通过本次实验，我们深入了解了混凝土的应力应变关系。

根据应力应变曲线，我们可以得出以下结论：- 混凝土在受到外力作用时，会产生应变变形。

普强高性能混凝土受压应力-应变全曲线试验研究

（素兰社
编辑）
维普资讯
５４
海
岸工
程
第３期
的选择是粉煤灰和磨细矿渣。本文混凝土设计强度等级为Ｃ５设计了普强高性能混凝３，土和普通混凝土各一组，通混凝土作为对比组。具体配合比及材料如表１示。普所
应变曲线。对普强高性能混凝土和普通混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、棱柱体抗压强度与峰值应力所对应应变的关系及棱柱体抗压强度与初始弹性模量的关系进行了分析。结果表明，虽然普强高性能混凝土的力学性能与普通混凝土的力学性能存在一定的
表１普强高性能混凝土和普通混凝土的配合比
１２试验试件的制作．试件分为普强高性能混凝土和普通混凝土两类试件，其设计等级均为Ｃ５普强高性３，
能混凝土和普通混凝土棱柱体试件各２组，４组１共２块；方体试件各２，４组，立组共每组３块。总计制作试件２４块。普强高性能混凝土和普通混凝土棱柱体试件的尺寸均为ｉ０ｍｍ ×１０ｍｍ ×３００００ｍｍ，立方体试件的尺寸均为１０ｍｍ ×１０ｍｍ×１０ｍｍ和１０ｍｍ× １０ｍｍ×１０５５５０００ｍｍ。混凝土采用机械搅拌，每一设计等级的混凝土一次拌成，拌均匀后注入模子，对搅放在标准震动台上震捣，试件混凝土的坍落度控制在１０ｍｍ左右，４ｈ自然养护脱模４２

再生混凝土单轴受压应力—应变全曲线试验研究

Ｖｏ３．１１５Ｎｏ１Ｎｏ．２ｏ７ｖｏ
再生混凝土单轴受压应力一应变全曲线试验研究
肖建庄
（同济大学建筑工程系，上海２０９）００２
摘要：完成了不同再生粗骨料取代率下再生？凝土的单轴受压应力一应变全曲线试验，昆分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力一应变全曲线形状和再生混凝土抗压强度、弹性模量、峰值及极限应变的影响．研究表明，再生混凝土的应力一应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似，曲线上各特征点的应力和应变值有所区别；但再生混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通混凝土；再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土；再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土．再生混凝土应力一应变全曲线的上升段和下降段可以分别用３次多
维普资讯
第３卷第１期５１
２００７年１月１
同济大学学报（然科学版）自ＪＵ￣ＡＦＴＮＪＵＩ１ＲＩＹＮｒＡ，ＣＥＣ）ＯＩＩＯＯＧＩＮ、ＳＴ（Ａ１ＪＩＳ１ＮＥＮ１Ｒ
项式和有理分式拟合．
关键词：生混凝土；再单轴受压；再生粗骨料取代率；应力一应变全曲线
中图分类号：ＴＵ２．１５８３文献标识码：Ａ文章编号：２３７Ｘ（０７１ —１４ —００５ —３４２０）１４５５
ＥｘｅｉｎａｌＩｖｓｉａｉｎＣｔｏｎｏｍｅｅＳｔｅｓ — ｒｎＣｕｖｆＲｅｙｌｄＣｏｃｅｅＵｎｅｒＵｎａａｌａｎｃｃｅｎｒｔｄｉｘｉＬｏｄｉｇ

碳纤维布约束混凝土应力_应变全曲线的试验研究_赵彤

碳纤维布约束混凝土应力应变全曲线的试验研究*赵彤谢剑戴自强(天津大学土木工程系天津300072)[提要] 在合理评定碳纤维布有关力学指标的基础上,进行了碳纤维布约束混凝土的受压性能试验。

根据试验研究了碳纤维布使用量对普通混凝土抗压强度和变形性能的影响。

试验研究发现:试件包裹碳纤维布后可以提高混凝土的抗压强度,并可有效地改善混凝土的变形性能,其效果随碳纤维布用量的增加而增大;在碳纤维布用量相同的情况下,分条包裹的效果要优于整条包裹的效果,即碳纤维布在实际工程应用中有个利用效率的问题。

将碳纤维布用量折换成等效箍筋用量,同时根据理论分析和试验结果提出了碳纤维布约束混凝土的受压应力应变全曲线方程。

[关键词] 碳纤维布应力应变Based o n reasonably determining the tensile streng th and modulus of elasticity for carbon fiber sheet (CFS),the compr essive stress strain cur ve of concrete confined by CFS is also studied exper imentally and analytically.T he test results indicate that the confinement of CFS,w hich is similar to that of transverse r einforcement,can incr ease the ductility and compressiv e strength of concrete remar kably.It is also found t hat t he confining effect of wrapping CFS strips i s better than that of w rapping CFS fabr ic,w hen the quantity of CFS is constant.Based on the test data analyses,the compressive stress strain r elat ionship of concrete confined by CFS is proposed.T he calculating curves agree well w ith the exper imental curves.Keywords:carbon fiber sheet;stress;strain *国际合作研究项目(日本文部省,No.10045055);天津市青年科学基金(No.993702011)。

混凝土普通砖砌体受压应力_应变曲线试验研究

１９８９．
［８］唐岱新．砌体结构设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３． !
（ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｏｌｉｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｃｋｍａｓｏｎｒｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｕｎｉｔａｒｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍａｓｏｎｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｒｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓ，ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｅｔｃ．，ａｕｎｉｆｉｅｄｎｕｍｅｒｉ－ｃａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｏｌｉｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｃｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉ．ｅ．σ／ｆｍ＝６．４（ε／ε０）－５．４（ε／ε０）１．１４ｓｏａｓｔｏｌａｙａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｗｉｄｅｕｓｅｏｆｓｏｌｉｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｃｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｓｔｅａｄｏｆｓｏｌｉｄｃｌａｙｏｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｃｋ；ｕｎｉｔａｒｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ；ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
０前言
混凝土普通砖是以水泥和普通集料或轻集料为主要原料，经原料制备、加压、养护而制成。其规格为２４０ｍｍ×１１５ｍｍ×５３ｍｍ，与黏土实心砖相同。由于我国墙体材料的改革及禁止生产黏土普通砖政策的不断落实，主要用于工业与民用建筑基础和墙体的混凝土普通砖，对其砌体的力学性能有必要进行探讨。

无机聚合物混凝土应力-应变全曲线试验研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｉｃｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＩＰＣ），ｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｔｓｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，
Ｐｏｉｓｓｏｎ ’ Ｓｒａｔｉｏａｎｄｓｔｒｅｓｓ — ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ．ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｂｙｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆＩＰＣ４０ｉｓｌ１．８％ｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅＰｏｉｓｓｏｎ’ Ｓｒａｔｉｏ
ｉｓ２２．２％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｓａｍｅｌｅｖｅｌｏｒｄｉｎａｒｙｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅｐｅａｋｓｔｒａｉｎｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｓａｌｓｏｈｉ曲ｅｒｔｈａｎｔｈａｔ
关键词：无机聚合物混凝士；试验研究；应力一应变全曲线；曲线拟合
中图分类号：ＴＵ５２８．０１文献标志码：Ａ文章编号：１００２ — ３５５０（２０１３）１１－００５８ — ０３

混凝土轴心抗压试验测得的应力-应变曲线

混凝土轴心抗压试验测得的应力-应变曲线
混凝土轴心抗压试验是评估混凝土材料强度和耐久性的常规方法之一。

在该试验中，混凝土试件沿着其轴心受到均匀的压力载荷，并测量试件的应变（变形）以及所产生的应力（力/面积）。

通过绘制应力-应变曲线，可以分析混凝土在受力过程中的力学性能，并确定其强度特性。

在混凝土轴心抗压试验中，试件通常为长方体或圆柱形。

试件通常从现场制备混凝土中获得，并进行处理和养护以保证试件达到规定的强度等级。

试件应放置在试验室中进行测量，并在试验前进行称重和尺寸测量。

在试验过程中，测试设备应按照规范进行校准和验证，以确保测量精度和可靠性。

试件应慢慢加压，以避免产生冲击载荷并破坏试件。

在试验中，应记录试件受到的载荷和试件内部应变的变化。

在试验完成后，应根据载荷和应变数据确定应力-应变曲线。

应力-应变曲线的形状通常可分为三个阶段：线性弹性区、非线性弹塑性区和极限挤压区。

线性弹性区是指应变增加时应力与应变成比例变化。

应变过大时，混凝土开始发生塑性变形。

在这个阶段，应力-应变曲线不再是直线，而是开始呈现出拐点。

该拐点称为塑性极限。

最后，当应力达到极限压缩应力时，混凝土会发生快速破坏，并且该应力被称为混凝土的抗压强度。

该应力的值通常以每平方米（MPa）为单位表示。

绘制应力-应变曲线是评估混凝土材料性质的关键部分。

该曲线的形状和特征可以用于确定混凝土的强度特性，如抗压强度和抗弯强度。

通过分析该曲线，可以确定混凝土的性质，如刚度、弹性模量和柔软性。

应力-应变曲线是混凝土工程设计和材料质量控制的重要工具。

再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验

表１粗骨料的基本性能
Ｉ粗骨料类型
Байду номын сангаасＩ
ｌ
粒径／ｍｒｎ
５２～５
５２～５
表观密度／・。ｋｍｇ
２７７６
２２５６
堆积密度／・。ｋｍｇ
ｌ５９４
１１３３
压碎指标
４０．２
１．６２Ｏ
６８５６８５６８５
８９１５８５Ｏ
３１５５５８１ｌ０７
２１５２５ｌ２５ｌ
收稿日期：２１．３２；修订日期：２１．５１０００—３０００—８作者简介：王雪婷（９５）１８一，女，内蒙古乌兰察布人，天津城市建设学院硕士生
组成，且存在比例极限点、临界应力点、峰值点、反弯点和收敛点．但随着再生粗骨料取代率的增加，应力应变全曲线上升段的斜率逐渐减小，明再生混凝土表
个尺寸为￣０ｌｌ０ｍｍ的圆柱体试块用于测试应ｏｎｎ×１０５力一变全曲线ｐ］再生混凝土详细配合比见表２应－．４．
表２再生混凝土配合比
编号水灰比再生骨料取代率水泥／
ｋｍ一ｇ・
ＮＣ０４．７０４７５
混凝土的应力一变全曲线既是混凝土基本受压应特性的综合『观反映，是研究混凝土结构承载力生宏又
和变形的主要依据，它对于分析构件极限状态时截面的应力分布、塑性全过程以及抗震结构和抗爆结弹

混凝土应力应变全曲线的试验研究

混凝土应力应变全曲线的试验研究混凝土作为建筑材料广泛应用于各种建筑结构中，其应力应变行为是混凝土结构和混凝土材料研究的重要内容。

混凝土的应力应变关系直接影响着结构的强度、稳定性和耐久性，因此对于混凝土应力应变全曲线的试验研究具有重要意义。

本文将围绕混凝土应力应变全曲线的试验展开讨论，以期为混凝土工程的应用和发展提供有益的参考。

在本次试验中，我们采用了电子万能试验机（WDW-100）和混凝土压力试验机（YYD-200）对混凝土试件进行应力应变全曲线的测试。

试件为100mm×100mm×100mm的立方体，成型龄期为28天。

在试验过程中，通过拉伸和压缩两种方式对试件施加荷载，并采用引伸计和压力传感器测量试件的变形参数。

按照设计的试验方案，我们对每个试件进行了应力应变全曲线的测试，并得到了完整的曲线。

通过对曲线图的观察和分析，可以清楚地看到混凝土试件在受力过程中的弹性变形、塑性变形和破坏三个阶段。

通过对试验结果的分析，我们发现混凝土应力应变全曲线具有以下特征和规律：弹性变形阶段：在施加荷载的初期，混凝土试件表现出弹性变形特征，应力与应变呈线性关系。

此时，混凝土的弹性模量较高，抵抗变形的能力较强。

塑性变形阶段：随着荷载的不断增加，混凝土试件开始进入塑性变形阶段。

在这个阶段，应变随应力的增加而迅速增大，而应力与应变的关系逐渐偏离线性关系。

这是由于混凝土内部的微裂缝逐渐产生、扩展和贯通，导致结构内部发生不可逆的塑性变形。

破坏阶段：当荷载继续增加到一定程度时，混凝土试件突然破坏，应力发生急剧下降。

这个阶段标志着混凝土结构的极限承载能力达到极限，结构失去稳定性。

通过本次试验，我们得到了混凝土应力应变全曲线，分析了曲线特征和规律，并探讨了该曲线对混凝土疲劳性能和裂纹扩展行为的影响。

试验结果表明，混凝土的应力应变关系是一个复杂的过程，不仅与材料的组成和结构有关，还受到外界环境和加载条件等多种因素的影响。

全级配混凝土单轴受压应力_应变全曲线试验研究

水电站设计D H P S 第13卷第2期1997年6月全级配混凝土单轴受压应力～应变全曲线试验研究杨成球　吴　政(成都勘测设计研究院,成都,610072)摘　要　采用近似理想刚性试验机,对全级配混凝土试件(Υ45c m×90c m)及相应湿筛混凝土试件(Υ15c m×30c m)进行了单轴压缩下应力～应变全过程曲线的试验研究。

研究结果表明:全级配混凝土的弹性模量高于湿筛混凝土,全级配混凝土的极限应力、峰荷应变低于湿筛混凝土,全级配混凝土与湿筛混凝土的应力～应变全过程曲线基本相似,泊松比值相等。

关键词　砼　应力～应变关系　泊松比　试验机　试验1　前言众所周知,混凝土应力～应变全过程曲线的测定,对于建立混凝土本构关系和工程有限元计算具有重要的意义。

人们可从试验中认识到,混凝土的破裂过程开始并不意味着它的承载能力完全丧失。

常用的普通试验机,由于没有足够的刚度或者不能维持恒定的应变速率加载,故在达到最大荷载混凝土试件产生裂纹时,因试验机本身释放大量的弹性应变能对混凝土试件造成的冲击破坏而无法进行测试,因此通常只能测出混凝土试件应力～应变曲线的上升段。

然而,采用刚性试验机直接进行试验,可避免在混凝土试件破坏过程中因试验机释放大量弹性应变能所造成试件的突然破坏,故能测出应力～应变全曲线。

混凝土应力～应变全曲线表明:当所施加的荷载达到最大极限荷载时,混凝土中的裂纹也未扩展贯通引起混凝土完全破坏;随着混凝土中应力下降,应变不断增加,混凝土中的裂纹继续扩展贯通直至引起混凝土破坏。

本文采用近似理想刚性试验机(50M N)对全级配混凝土及相应湿筛混凝土的应力～应变全曲线进行试验研究,与此同时还测定了混凝土的泊松比和体应变。

2　试验概况结合二滩水电站大坝混凝土工程进行了两大组全级配混凝土与相应湿筛混凝土应力～应变全曲线的试验研究。

试验采用渡口525号硅酸盐大坝水泥,河门口火电厂电收尘二级粉煤灰。

骨料采用二滩水电站导流洞开挖出的新鲜正长岩人工粗细骨料,人工砂细度模数为2182。

混凝土应力应变关系的试验研究

混凝土应力应变关系的试验研究混凝土是一种常用的建筑材料，而混凝土的性能对于工程结构的稳定性和强度起着至关重要的作用。

而了解混凝土在受力时的应力应变关系，对于工程设计、施工和维护具有重要意义。

本文将从实验研究的角度探讨混凝土应力应变关系的相关问题。

一、背景知识混凝土的应力应变关系是指在外力作用下，混凝土在应力状态下的变化情况。

应力一般可以分为压应力和拉应力，即混凝土在受压或受拉时所产生的应力。

应变则是指受力后材料单位长度的变化量。

二、试验方法为了研究混凝土的应力应变关系，需要进行相应的试验。

常用的试验方法包括拉伸试验和压缩试验。

在拉伸试验中，试验样品通常是长方形或圆柱体形状的混凝土试件。

试件受到拉力后，可以测定其应力和应变的关系。

通过测量应变片上的应变值和施加在试件上的拉力，可以推导出混凝土的应力应变曲线。

而在压缩试验中，试件是长方体或立方体形状的混凝土块体。

试件在承受压力时，也可以测定其应力和应变的关系。

通过测量试件上的应变和施加在试件上的压力，同样可以得到混凝土的应力应变曲线。

三、结果分析经过大量的试验研究，可以发现混凝土的应力应变关系并不是线性的。

在低应变范围内，混凝土的应力变化相对较小，但随着应变的增加，混凝土的应力呈现出非线性的增长趋势。

这是由于混凝土的微观结构和物理性质导致的。

混凝土的微观结构中主要包含水泥胶体、骨料颗粒以及孔隙等组成部分。

当外力作用于混凝土时，水泥胶体和骨料颗粒之间的相互作用会产生内部的应力传递。

而孔隙的存在则会对应力传递产生一定的干扰。

随着应变的增加，这种相互作用以及孔隙对应力传递的影响会逐渐变得显著，导致混凝土整体的应力应变特性发生变化。

四、应用与展望混凝土应力应变关系的研究对于工程设计和施工具有重要的指导意义。

通过了解混凝土在不同应变范围内的应力响应情况，可以更准确地估计工程结构的承载能力和变形情况。

这有助于提高结构的安全性和耐久性。

未来的研究可以进一步深入探究混凝土应力应变关系的特性，考虑不同的混凝土配比和试样形状对应力应变曲线的影响。

自密实混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

制，按峰值荷载的１％分级加载，近预估峰值荷载０接的９％时采用位移控制，降段的加载速度为０下
００５ｎｓ２．０ｍｒ／＿
。

稳定裂缝，应变和泊松比很快增长，积压缩变形开始体恢复。不久，应力提高有限，即达峰值点。随着应变继
续增大，件的承载力减小，试曲线进入下降段而形成一
当试件最大应变达００．１左右时或荷
载减小至峰值荷载的１％左右时结束试验。０２试验结果与分析
２１试验结果．
个尖峰，峰值应力即混凝土的棱柱体抗压强度，相应地应变为峰值应变ｓ。普通混凝土达到峰值时对应的
应变曲线的斜率渐减，始不同程度的朝着水平轴弯开曲。此时，密实｝凝土的泊松比＝／白昆ｓ＝０１４～．８０２４＜０５体积应变（＝ｓ一２．１．，８ｅ）为压缩，其变但化率随着应力的增大而减小。ｂ．当自密实混凝土试块的应力值达到＝（．０８— ０９时，应变约为峰值应变的（．１～０８），．）其０５．０切线泊松比，．，积压缩变形达到最大值，再继＝０５体不续缩小，味着混凝土内部微裂缝有较大开展，试件意但表面的裂缝肉眼尚未可见。此后，凝土内部出现非混

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究梁辉;彭刚;邹三兵;周寒清【摘要】The cyclic loading and unloading tests of the concrete are carried out under different strain rates by large multi-functional static and dynamic triaxial apparatus researched by China Three Gorges University. The envelope curve and common trajectory of cyclic loading and unloading curve of the concrete are of comparative analysis. The result shows that the shapes of common trajectory and envelope are similar to each other. And through the corresponding value between the peak point of envelope and common trajectory, as well as equation of the envelope, the common trajectory can be deduced. Based on the experimental data and understanding of the characteristics of cyclic loading and unloading curves, the changing properties of a single loading and unloading curve are analyzed. Therefore, the mathematical expressions of the stress-strain curve equation are established. It indicates that the law of stress-strain can be described well by the model.%利用三峡大学自行研发的大型多功能静动力三轴仪对混凝土试件进行了不同加载速率下的循环加卸载试验。

轻质多孔混凝土受压应力—应变全曲线试验研究

级，而峰值应变却比前者大３％～Ｏ。单轴受压应力一应变曲线到达峰值应力前近似按线性比例增加，０４％塑性变形很小；峰
值应力后，迅速跌落；跌落至其残余强度后，出现缓慢降落的斜直线段。材料在整个受压破坏过程中，呈现出低强度弹脆性力学性能。在试验研究与理论分析的基础上，采用上升、下降和斜直线三段曲线拟合了轻质多孔混凝土的单轴受压应力一应变
Ｅｘｅｉｅｔｌｓｕｙｏｈｅｔｔｌｓｒｓ．ｔａｎｃｒｅｏｐｒｍｎａｔｄｎｔｏａｔｅｓｓｒｉｕｖｆ
ｐｒｕｉｈｗｉｈｏｃｅｅｏｏｓｌｔｅｇｔｎｒｔｇｃ
ＸＯＧＹｏｉｇ，ＡＯＱａｆｎＩＮａｑｎＹｉｅｇｎ
ｏｒｉａｙｃｎｒｔｒｂｕｎｒｅｆｍａｎｔｄｍａ／ｒｔａｈｓｆＰＣ．ｕｔｓｒｉｔｐａｔｓｓ３％一４％ｌｓａｆｏｄｎｒｏｃｅａｅａｏｔｏｅｏｄｒｏｇｉｅｓｌｅｈｎｔｏｅｏＬｂｔｉｔｎａｅｋｓｒｓｉ０ｅｕｓａｅｏｅｓｔｎｈｔｅｌ￣ｒＢｆｒｈｅｋｓｒｓ，ｅｓｒｓ —ｔｎｃｒｅｏＬｓａｐｏｉｔｌｔａｇｔｌｅＡｔｒｔｅｐａｔｓ，ｈｈｐｆｔｅｈａｅ．ｅｏｅｔｅｐａｔｅｓｔｔｅｓｓａｕｖｆＰＣｉｐｒｘｍａｅｙｓｒｈｉ．ｆｅｈｅｓｅｓｔｅｓａｅｏｈｒｉｉｎｋｒｈｃｒｅｂｃｍｅｅｔｅ．ｔｒｔｅｒｓｄａｔｎｔ，ｈｌｗｅｃｎｉｇｃｒｅｉｐｅｒｄＦｏｔｅｐｏｅｓｏｈｏｒｓｉｅｕｖｅｏｓｖｒｓｅｐＡｆｈｅｉｕｓｒｇｈｔｅｓｏｄｓｅｄｎｕｓａｐａ．ｒｍｈｒｃｓｆｔｅｃｍｐｅｓｖｙｅｌｅｖｅ

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究

第３１卷第４期
２０１４年ｌ２月
土
木
工
程
与
管
理
学
报
Ｖ０Ｉ＿３１Ｎｏ．４
Ｄｅｅ．２０１４
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｃｕｒｖｅａｎｄｃｏｍｍｏｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅａｒｅｏｆｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｈａｐｅｓｏｆｃｏｍｍｏｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙａｎｄ
ｆｏｒＧｅｏ — ｈａｚａｒｄｓａｎｄＥｃｏ — ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＡｒｅａ，ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，
ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２，Ｃｈｉｎａ）
载试验。通过对混凝土循环加卸载曲线的包络线与共同点轨迹线进行比较分析，发现共同点轨迹线与包络线形状大体相似．并且可以通过包络线峰值点与共同点轨迹对应值，以及包络线方程，可推断出共同点轨迹线。基于试验数据和对混凝土循环加卸载全曲线的理解，分析了循环加卸载中单个加载和卸载曲线的变化特征，构

机制砂混凝土应力-应变试验研究　

第39卷第12期2020年12月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.39㊀No.12December,2020机制砂混凝土应力-应变试验研究谢开仲,刘振威,盖炳州,朱茂金,新㊀赢(广西大学土木建筑工程学院,南宁㊀530004)摘要:为研究机制砂混凝土单轴应力状态下的力学性能,通过对0%㊁4%㊁8%㊁12%㊁16%㊁20%(质量分数)六种石粉含量,C20㊁C30和C40三类强度等级的机制砂混凝土棱柱体试件进行单轴抗压试验,并与河砂混凝土进行对比,获得了其在单轴受压下的应力-应变全曲线,拟合得到了适用于机制砂混凝土单轴受压的本构方程,结果表明:机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势和河砂混凝土基本相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在曲线下降段,机制砂混凝土比较陡峭;随着石粉含量的增加,机制砂混凝土试件的峰值应力和峰值应变都呈现出先增加后减小的趋势,当石粉质量分数为8%时,三种不同强度等级的机制砂混凝土峰值应变均达到最大;机制砂混凝土峰值应力和弹性模量均随着混凝土设计强度等级的提高而增大;基于Sargin 模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合性较好㊂关键词:机制砂混凝土;河砂混凝土;单轴受压;石粉含量;应力-应变全曲线中图分类号:TU528㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2020)12-3823-09Stress-Strain Test of Manufactured Sand ConcreteXIE Kaizhong ,LIU Zhenwei ,GE Bingzhou ,ZHU Maojin ,XIN Ying(College of Civil Engineering and Architecture,Guangxi University,Nanning 530004,China)Abstract :In order to study the mechanical properties of manufactured sand concrete (MSC)under uniaxial load.The prism specimens of MSC were tested with the stone powder content (0%,4%,8%,12%,16%and 20%,mass fraction)and the concrete design strength grade (C20,C30and C40)as variable parameters the compressive complete stress-strain curves were investigated and the uniaxial compression constitutive equations of MSC were fitted,compared with the river sand concrete(RSC).The results indicate that the stress-strain curves of MSC are similar with that of RSC.In the rising stage of the curve,MSC and RSC have basically coincident curve.However,in descending stage,the curves of MSC are much steeper than RSC.In addition,the peak stress and peak strain of the MSC specimens increase firstly and then decrease with the increase of stone powder content.When the mass fraction of stone powder is 8%,the peak strain of three different strength grades of MSC reaches the maximum value.The peak stress and elastic modulus of MSC increase with the increase of concrete design strength grade.The complete stress-strain curve of MSC based on the model of Sargin is in good agreement with the test curve.Key words :manufactured sand concrete(MSC);river sand concrete(RSC);uniaxial compression;stone powder content;complete stress-strain curve 基金项目:国家自然科学基金(51738004,51868007,51368005,51878186);广西科技计划(桂科AD17195096);四川省科技计划(2018GZ0052);广西大学科学研究基金(XBZ100762)作者简介:谢开仲(1974 ),男,博士,教授㊂主要从事大跨度桥梁施工控制与工程抗震研究㊂E-mail:xiekaizhong@通讯作者:刘振威,硕士研究生㊂E-mail:gxu_lzw@0㊀引㊀言机制砂(MS)是指岩石通过开采㊁机械破碎㊁加工得到的一种粒径小于4.75mm 的颗粒㊂随着天然河砂(RS)资源的日益短缺,机制砂受到越来越多的关注,机制砂的广泛推广,不仅可以节省天然河砂,还能够有效解决开采河砂导致的生态环境破坏等问题,因此开展机制砂的相关试验研究是目前混凝土领域的重点探索方向之一,对实际工程上的应用具有指导性意义[1-3]㊂3824㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷混凝土本构关系是研究混凝土结构的基础,近几年来,国内外学者对不同材料的混凝土本构关系展开了深入的试验研究㊂李志强[4]和鞠冠男[5]等发现沙漠砂混凝土与普通混凝土应力-应变全曲线较为相似,都会经历弹性㊁弹塑性㊁屈服破坏三个阶段,并建立了沙漠砂混凝土本构方程;赵秋红[6]和Bompa[7]等根据混凝土应力-应变曲线建立了适用于橡胶混凝土的本构模型,并指出了橡胶混凝土的峰值应力㊁峰值应变和弹性模量会随着橡胶含量的增加而降低;对于再生混凝土,研究中发现随着再生粗骨料取代率增加,混凝土应力-应变曲线下降段相比于普通混凝土更加陡峭,破坏形式为脆性破坏[8-9],然而钢纤维的掺入能提高试件的韧性和延性,使得应力-应变曲线变得更加饱满[10]㊂在机制砂混凝土本构关系方面研究中,高玉琴等[11]发现机制砂掺入到塑性混凝土中,当添加附加水后,能够使混凝土应力-应变曲线上升段和下降段的趋势变缓;陈正发等[12]指出机制砂混凝土的应力-应变关系呈现非线性表征,并在Jones-Nelson-Morgan模型的基础上引入温度系数,建立了机制砂混凝土的单轴受压本构模型;梁冬瑶[13]以机制砂作为细骨料,通过研究再生粗骨料取代率和石粉含量,并结合损伤力学的研究方法,得出本构方程在各变量下的各个参数㊂目前对不同石粉含量机制砂混凝土的本构关系研究较少,并且研究程度不够深入,基于上述研究分析,本文以机制砂为细骨料,以石粉含量及强度等级为研究变量,并与河砂混凝土进行对比分析,通过试验揭示其内在特性,获取各变量下的参数,建立机制砂混凝土本构方程,为机制砂在混凝土工程中的应用提供技术指导㊂1㊀实㊀验1.1㊀材㊀料为了开展机制砂混凝土相关研究,首先对机制砂母岩块石进行切割㊁打磨,加工成70mmˑ70mmˑ70mm 的抗压试件㊁ϕ50mmˑh50mm的劈裂试件以及50mmˑ50mmˑ250mm的抗折试件,并根据‘公路工程岩石试验规程“(JTG E41 2005)开展岩石试验研究,其母岩强度结果见表1㊂试验用的机制砂(MS)由石灰岩母岩经冲击式破碎机破碎㊁逐级筛分得到,河砂(RS)来自广西某砂场天然砂,机制砂与河砂如图1所示,机制砂相比河砂表面粗糙且多棱角,由于风化其颜色多呈现出暗灰色㊂根据‘建筑用砂“(GB/T14684 2011)对不同细骨料的颗粒级配㊁表观密度㊁堆积密度及机制砂中石粉含量等性能指标进行了测试,主要性能指标见表2㊂图2为两种细骨料颗粒级配分布情况,由图2可知,两种细骨料均位于II区砂范围内,属于中砂,且机制砂小于0.15mm的细颗粒含量相比河砂较多㊂表1㊀母岩的力学性能Table1㊀Mechanical properties of the parent rockParent rock specie Compressive strength/MPa Splitting strength/MPa Flexural strength/MPa Softening coefficient Saturated limestone95.8 3.615.6Drying limestone105.2 3.817.50.91图1㊀机制砂与河砂Fig.1㊀Manufactured sand and river sand第12期谢开仲等:机制砂混凝土应力-应变试验研究3825㊀表2㊀机制砂和河砂的物理性能Table 2㊀Physical properties of manufactured sand and river sandSand Fineness modulusApparent density /(kg㊃m -3)Bulk density /(kg㊃m -3)Mud block content (mass fraction)/%Crushing value /%Stone powder content (mass fraction)/%Manufactured sand 2.8127061568 1.9318.111.52River sand 2.94262215330.4519.3图2㊀机制砂与河砂级配曲线㊀Fig.2㊀Gradation curves of manufactured sand and river sand 试验用的粗骨料为4.75~20mm 连续级配的石灰岩碎石,按照‘建筑用卵石㊁碎石“(GB /T 14685 2011)的规定对碎石的颗粒级配㊁表观密度和堆积密度等进行了测试,其物理性能均符合要求㊂水泥采用的是海螺牌P㊃O 42.5普通硅酸盐水泥,经检测其性能指标均达标㊂试验用的外加剂为聚羧酸高性能减水剂,减水率为25%㊂1.2㊀试验方法1.2.1㊀配合比设计为满足泵送混凝土施工要求,提升混凝土的工作性能,试验参照‘普通混凝土拌合物性能试验方法标准“(GB /T 50080 2016)对不同石粉含量的机制砂混凝土工作性能进行测试,在强度满足要求的情况下略微调整水灰比与砂率,得到机制砂混凝土基准配合比见表3㊂表3㊀机制砂混凝土基准配合比Table 3㊀Datum mix proportion of manufactured sand concreteStrength gradeWater cement ratio Sand rate /%Mix proportion /(kg㊃m -3)Cement Water Sand Gravel Water reducing agent C200.54452961608971097 2.96C300.45443561608511083 3.92C400.38404211607481121 4.631.2.2㊀试件准备试验设计了3种不同强度等级,分别为C20㊁C30和C40,6种不同石粉含量的混凝土,分别为0%㊁4%㊁8%㊁12%㊁16%㊁20%(质量分数,下同),并设置河砂作为对照组,每组共设计了3个100mm ˑ100mm ˑ300mm的棱柱体试件,共制作72个混凝土试件㊂混凝土试件浇筑24h 后脱模,在标准养护室内养护28d 后进行单轴加载试验㊂图3㊀加载装置及测点布置图Fig.3㊀Loading device and layout of measuring points 1.2.3㊀试验的加载装置及方法试件采用RMT-201岩石与混凝土力学试验机进行单轴受压加载,为了获取试件受力全过程的应力(σ)-应变(ε)曲线,试验采用荷载和位移混合控制的加载制度,即试验先采用荷载控制加载到试件预估峰值的70%,加载速度为10kN /s;后采用位移控制施加竖向荷载直至试件破坏,加载速度为0.005mm /s㊂试验通过位移计采集混凝土试件中间100mm 的竖向变形作为测试结果,通过荷重传感器采集竖向力,加载装置以及测点布置模型见图3㊂3826㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷2㊀结果与讨论2.1㊀破坏形态机制砂混凝土和河砂混凝土破坏过程大致相同,当荷载增大到设计强度的70%时,棱柱体试件表面出现细而短的微小斜裂缝,随着荷载不断增加,裂缝逐渐开展,裂缝数量逐渐增多;当达到极限荷载时,混凝土向外鼓胀,碎屑逐渐脱落,混凝土表面相近的微裂缝贯通成宽裂缝并向试件的上下角部开展,形成约60ʎ的夹角㊂图4为C30强度等级下试件的典型破坏形态图㊂由图可见,机制砂混凝土和河砂混凝土(见图4(g))破坏后均有3~4条较宽较长的裂缝,几乎贯穿整个混凝土表面,混凝土破坏形态大致呈 X 型㊂机制砂混凝土表面的裂缝相比河砂混凝土较多较宽,当石粉含量为8%和12%时,机制砂混凝土主裂缝数量与河砂混凝土大致相同㊂随着石粉含量的增加,机制砂混凝土裂缝数量逐渐增多,宽度不断增大㊂试验中还发现强度等级高的混凝土破坏时脆性更大,其裂缝数量和宽度明显低于强度等级低的混凝土㊂从破坏后的断面细致观察发现,所有试件的最终破坏界面均出现在粗骨料与水泥砂浆的界面过渡区,粗骨料本身未出现断裂㊂图4㊀C30强度等级下机制砂混凝土和河砂混凝土破坏形态图Fig.4㊀Failure patterns of MSC and RSC with C30strength grade2.2㊀应力-应变全曲线机制砂混凝土应力-应变全曲线是分析混凝土结构承载力及变形破坏的重要依据㊂根据DH3818静态应力-应变测试仪采集的各试件受力全过程的轴向荷载-位移数值曲线,通过式(1)转化得到各试件的轴向应力-应变曲线,如图5所示,图中MS和RS为细集料类型,20㊁30和40分别代表混凝土设计强度,0%㊁4%㊁8%㊁12%㊁16%和20%分别代表石粉质量分数㊂σ=N/A{(1)ε=Δl/l式中:N为试件所受的轴向压力;A为混凝土试件的横截面全面积;l为位移计上下测点间距离,即100mm;Δl为试件中间100mm混凝土压缩位移值㊂由图5可以看出,不同石粉含量机制砂混凝土的应力-应变全曲线与河砂混凝土应力-应变曲线规律相似,从加载初期至加载破坏,混凝土试件均经历了从弹性-弹塑性-峰值点-下降-下降段拐点-残余段的发展历程,函数图像为明显的凸曲线㊂曲线的上升段规律性较为统一,当石粉含量增多时,曲线初始斜率呈现出先减小后增大的变化趋势;而到了下降段,曲线的趋势呈现交错变化,存在较大差异,分析原因可能是混凝土棱柱体试件内部存在原始缺陷,导致试件开裂及裂纹扩展的速度不同㊂当设计强度越高,即水灰比越小时,不同石粉含量机制砂混凝土应力-应变曲线的下降段更加陡峭㊂相比于河砂混凝土,机制砂混凝土峰值后的应力下降速率较快,表现出较大的脆性㊂2.3㊀特征值参数根据每组试件单轴受压下的应力-应变曲线可以提取出各混凝土试件的峰值应力和峰值应变,为了便于分析比较,每组试件取3个试件的平均值,具体数值见表4㊂㊀第12期谢开仲等:机制砂混凝土应力-应变试验研究38273828㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷图5㊀标准龄期试件的应力-应变曲线Fig.5㊀Stress-strain curves of specimens at standard age表4㊀标准龄期试件的峰值应力和峰值应变Table4㊀Peak stress and peak strain of specimens at standard ageItem MS20-0%MS20-4%MS20-8%MS20-12%MS20-16%MS20-20%RS20 Peak stress/MPa21.2024.5024.8124.6326.6023.8116.99 Peak strain/10-3 1.17 1.13 1.49 1.39 1.28 1.15 1.30 Item MS30-0%MS30-4%MS30-8%MS30-12%MS30-16%MS30-20%RS30 Peak stress/MPa38.8439.2938.2139.3138.1437.6136.56 Peak strain/10-3 1.14 1.12 1.47 1.29 1.28 1.11 1.27 Item MS40-0%MS40-4%MS40-8%MS40-12%MS40-16%MS40-20%RS40 Peak stress/MPa46.0446.9246.0645.9447.6341.7238.74 Peak strain/10-3 1.16 1.35 1.59 1.33 1.150.94 1.26㊀㊀为了便于分析石粉含量对机制砂混凝土峰值应力与峰值应变的影响,根据表4绘制了石粉含量与机制砂混凝土平均峰值应力和峰值应变的关系曲线图,见图6㊂根据图6(a)可以看出,随着机制砂混凝土中石㊀第12期谢开仲等:机制砂混凝土应力-应变试验研究3829粉含量的增加,试件的峰值应力呈现出先增大后减小的变化趋势,当混凝土设计强度等级为C20和C40时,石粉含量为16%的机制砂混凝土峰值应力均达到最大值,分别为26.60MPa和47.63MPa;当设计强度等级为C30时,石粉含量为12%的机制砂混凝土峰值应力最大,为39.31MPa㊂这是因为适量的石粉有助于水泥水化,诱导其产生长条针状的氢氧化钙和钙钒石晶体(AFt)附着在其表面,长条状晶体通过相互交错㊁相互粘结填充到石灰石粉细微孔隙中,有效改善了混凝土的界面结构并提高了界面过渡区粘结强度[14-15],并且部分石粉中的碳酸钙细微粉末能够与水泥水化的铝酸三钙(C3A)再次发生反应生成水化碳铝酸钙(3CaO㊃Al2O3㊃3CaCO3㊃11H2O),如式(2)所示㊂3CaCO3+3CaO㊃Al2O3㊃6H2O+5H2Oң3CaO㊃Al2O3㊃3CaCO3㊃11H2O(2)图6㊀峰值应力和峰值应变与石粉含量关系Fig.6㊀Relationship between peak stress or peak strain and stone powder content㊀㊀水化碳铝酸钙使得混凝土结构更加密实,从而提高机制砂混凝土强度,最终导致混凝土具有较高峰值应力[14-17];但当石粉含量过多时,机制砂中多余的石粉由于未参与水泥水化反应会吸收一部分自由水,使得混凝土中没有足够的浆体来包裹所有的集料,导致混凝土密实性较差,强度降低[18-19]㊂根据图6(a)可知,相同设计强度等级下,石粉含量对机制砂混凝土峰值应力影响不大,大致在10%范围内波动,然而不同石粉含量机制砂混凝土试件的峰值应力均大于河砂混凝土,可能是由于机制砂是由机械破碎而成,相比于河砂表面更加粗糙,棱角分明,能有效与水泥浆体结合,改善了水泥砂浆的粘结性能,提高了与骨料之间薄弱界面过渡区的强度,增强了界面之间的咬合力[18]㊂试件达到峰值应力时对应的峰值应变随着石粉含量的增加呈现出先增大后减小的变化规律,由图6(b)可知,石粉含量对机制砂混凝土峰值应变的影响较峰值应力大,各强度等级下,当机制砂中石粉含量为8%时,机制砂混凝土峰值应变均达到最大值,介于0.15%~0.16%之间,可能是由于适量的石粉能通过改善水泥石结构的分布来提高界面过渡区的粘结强度,导致试件的峰值应变会有所提高㊂当机制砂混凝土中石粉含量为12%和16%时,试件的峰值应变与河砂混凝土较为接近,大约都在0.13%左右波动㊂2.4㊀弹性模量试验采用应力-应变曲线上升段原点至0.40f c(峰值应力)点之间曲线的割线模量的计算值作为机制砂混凝土的弹性模量值[20],通过试验曲线数据计算得出不同石粉含量㊁不同强度等级下试件的弹性模量如图7所示㊂由图7可得,同强度等级下,机制砂混凝土弹性模量随着石粉含量的增大呈现先减小后增大的趋势,并且当设计强度等级为C20和C30时,机制砂混凝土弹性模量值大体上均高于河砂混凝土,最大差值相比于河砂混凝土分别高47.9%和20.7%,正如前面分析所述,由于机制砂的颗粒形状㊁棱角凹凸以及石粉含量影响着混凝土的抗压强度,从而影响着混凝土的弹性模量㊂对机制砂混凝土弹性模量进行统计分析,可以拟合出不同强度等级下㊁石粉含量与弹性模量的关系式,如式(3)~(5)所示,各试件拟合结果的相关系数平方值R2均在0.90以上㊂MS20弹性模量计算式:3830㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷图7㊀弹性模量和石粉含量关系Fig.7㊀Relationship between elastic modulus and stone powder content E c =0.04525r 2-0.90848r +26.06214(3)MS30弹性模量计算式:E c =0.07177r 2-1.51621r +39.48179(4)MS40弹性模量计算式:E c =0.10003r 2-1.61453r +41.88036(5)式中:E c 表示机制砂混凝土弹性模量;r 表示机制砂混凝土中石粉含量,%㊂2.5㊀本构方程参数拟合根据试验实测的应力-应变曲线,分别将试验中每组3个试件得到的应力-应变曲线数据取平均值,对曲线进行归一化处理后,采用多种本构方程拟合无量纲化曲线,利用最小二乘法选取最佳的机制砂混凝土拟合本构模型,本次试验所选模型基于Sargin 提出的普通混凝土单轴受压本构方程,该模型的上升段和下降段采用相同的表达式,见式(6)[20],为了验证本构方程的适用性,分别对不同石粉含量机制砂混凝土应力-应变曲线进行拟合并与试验曲线对比,拟合曲线见图8㊂y =a 1x +(a 2-1)x 21+(a 1-2)x +a 2x 2㊀(0ɤx ɤ1)y =b 1x +(b 2-1)x 21+(b 1-2)x +b 2x 2㊀(x ȡ1)ìîíïïïï(6)式中:y =σ/f c ,x =ε/εc ;f c 和εc 表示峰值应力与峰值应变;a 1㊁a 2㊁b 1和b 2分别为控制上升段和下降段的方程参数㊂图8㊀标准龄期试件的试验曲线与拟合曲线Fig.8㊀Test curves and fitting curves of specimens at standard age 由图8可见,不同强度等级下机制砂混凝土应力-应变曲线各参数a 1㊁a 2㊁b 1和b 2的建议值如表5所示,所拟合的曲线与试验曲线的均值基本重合,这表明由式(6)所描述的全曲线方程可以作为机制砂混凝土单轴受压本构模型,适用于机制砂混凝土结构非线性分析㊂表5㊀方程参数建议值Table 5㊀Recommended values of the equation parametersFitting parameter a 1a 2b 1b 2MS20 1.190.150.07 1.08MS30 1.000.18-0.04 1.12MS40 1.060.07-0.06 1.07㊀第12期谢开仲等:机制砂混凝土应力-应变试验研究3831 3㊀结㊀论(1)机制砂混凝土与河砂混凝土的破坏形态基本相同,大致呈 X 型破坏,破坏斜裂面与水平面夹角大约成60ʎ,随着石粉含量的增加,混凝土裂缝的数量增多,宽度不断增大㊂(2)机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势与河砂混凝土相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在曲线的下降段,机制砂混凝土比较陡峭,破坏形式为脆性破坏㊂(3)机制砂混凝土力学性能的差异与石粉含量有关,随着石粉含量的增加,机制砂混凝土试件的峰值应力和峰值应变都呈现出先增加后减小的趋势,当石粉含量为8%时,三种不同强度等级的机制砂混凝土峰值应变均达到最大㊂(4)随着混凝土设计强度等级的增大,机制砂混凝土的峰值应力和弹性模量提升效果显著,根据弹性模量值与石粉含量的关系建立了相应的计算公式㊂(5)基于Sargin模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合性较好,并给出了各强度等级下方程参数a1㊁a2㊁b1和b2的建议值㊂参考文献[1]㊀邓㊀翀,鄢佳佳,叶仙松.机制砂掺量对混凝土力学性能和体积稳定性的影响研究[J].新型建筑材料,2018,45(4):42-46.[2]㊀金巧兰,元成方.材料因素对C40级机制砂混凝土抗压强度的影响[J].人民黄河,2017,39(10):129-132+136.[3]㊀Shen W G,Yang Z G,Cao L H,et al.Characterization of manufactured sand:particle shape,surface texture and behavior in concrete[J].Construction and Building Materials,2016,114:595-601.[4]㊀李志强,王国庆,杨㊀森,等.沙漠砂混凝土力学性能及应力-应变本构关系试验研究[J].应用力学学报,2019,36(5):1131-1137+1261.[5]㊀鞠冠男,李志强,王㊀维,等.古尔班通古特沙漠砂混凝土轴心受压性能试验研究[J].混凝土,2019(4):33-36.[6]㊀赵秋红,王㊀菲,朱㊀涵.结构用橡胶集料混凝土受压全曲线试验及其本构模型[J].复合材料学报,2018,35(8):2222-2234.[7]㊀Bompa D V,Elghazouli A Y,Xu B,et al.Experimental assessment and constitutive modelling of rubberised concrete materials[J].Constructionand Building Materials,2017,137:246-260.[8]㊀肖建庄.再生混凝土单轴受压应力应变全曲线试验研究[J].同济大学学报(自然科学版),2007,35(11):1445-1449.[9]㊀陈宗平,周春恒,陈宇良,等.再生卵石骨料混凝土力学性能及其应力-应变本构关系[J].应用基础与工程科学学报,2014,22(4):763-774.[10]㊀高丹盈,朱㊀倩,刘㊀杰.单轴受压下钢纤维再生骨料混凝土本构模型[J].应用基础与工程科学学报,2020,28(2):396-406.[11]㊀高玉琴,何紫昕,宋㊀力.机制砂掺率对塑性混凝土力学性能的影响[J].人民黄河,2019,41(7):148-151+157.[12]㊀陈正发,秦彦龙,刘桂凤,等.高温后机制砂混凝土的本构关系试验研究[J].混凝土,2013(12):72-74+86.[13]㊀梁冬瑶.含石粉机制砂再生混凝土受压性能研究及水化机理分析[D].南宁:广西大学,2017.[14]㊀Shen W G,Liu Y,Wang Z W,et al.Influence of manufactured sand s characteristics on its concrete performance[J].Construction andBuilding Materials,2018,172:574-583.[15]㊀Yang H F,Liang D Y,Deng Z H,et al.Effect of limestone powder in manufactured sand on the hydration products and microstructure ofrecycled aggregate concrete[J].Construction and Building Materials,2018,188:1045-1049.[16]㊀Gupta L K,Vyas A K.Impact on mechanical properties of cement sand mortar containing waste granite powder[J].Construction and BuildingMaterials,2018,191:155-164.[17]㊀史才军,王德辉,贾煌飞,等.石灰石粉在水泥基材料中的作用及对其耐久性的影响[J].硅酸盐学报,2017,45(11):1582-1593.[18]㊀Xie K Z,Bai M Y,Qing Z G,et al.Study on durability of manufactured sand based on stone powder content[J].Science of AdvancedMaterials,2018,10(11):1608-1614.[19]㊀Çelik T,Marar K.Effects of crushed stone dust on some properties of concrete[J].Cement and Concrete Research,1996,26(7):1121-1130.[20]㊀过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京:清华大学出版社,2003:19.。

高强混凝土应力-应变关系试验研究

高强混凝土应力-应变关系试验研究一、研究背景高强混凝土是指强度在80 MPa及以上的混凝土。

它具有高强度、高韧性、高耐久性等优点，因此在工程结构中得到广泛应用。

而混凝土的应力-应变关系是其力学性能的重要指标之一，对于工程设计和结构分析具有重要意义。

因此，研究高强混凝土的应力-应变关系对于深入了解其力学性能及工程应用具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过高强混凝土试验研究，探究其应力-应变关系，为其工程应用提供科学依据。

三、试验设计1.试验材料本试验采用的混凝土配合比为：水泥:粗骨料:细骨料:水=1:2.5:3.5:0.45，水灰比为0.45。

试验中采用的水泥为P.O 42.5级，粗骨料为碎石，细骨料为天然砂。

2.试验设备试验设备包括：压力机、应变计、数据采集器等。

3.试验方法a.试件制备本试验采用标准圆柱体试件，直径为150mm，高度为300mm。

试件采用振捣法制备，制备时采用逐层振捣、逐层浇注的方法，确保混凝土密实无孔隙。

b.试件养护试件制备后，应立即养护。

试件养护采用标准养护方法，即在20-25℃、相对湿度大于90%的环境下养护28天，保持试件表面湿润。

c.试件试验试件试验前，应对试件进行标记，并进行预压。

试件试验采用压力机进行，试验过程中应记录试件的载荷和应变数据，以便后续数据分析。

四、试验结果与分析1.试件破坏情况本试验共制备了10个试件，其中2个试件在试验过程中出现了问题，因此最终得到的试验结果仅有8个。

试件破坏模式主要有拉伸破坏和压缩破坏两种，其中压缩破坏占比较大。

2.应力-应变关系曲线通过数据采集器记录的载荷和应变数据，我们可以绘制出高强混凝土的应力-应变关系曲线。

图1展示了高强混凝土的应力-应变关系曲线。

（图1：高强混凝土应力-应变关系曲线）从图1中可以看出，高强混凝土的应力-应变关系曲线呈现出明显的弹性阶段和塑性阶段。

在弹性阶段内，应变随载荷线性增长；在塑性阶段内，应变增长速度逐渐减慢，且应力逐渐下降。