应力应变曲线.docx

应力应变曲线.docx

《应力应变曲线.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应力应变曲线.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

应力应变曲线

混凝土是一种复合建筑材料，内部组成结构非常复杂。

它是由二相体所组成，即粗细骨料被水泥浆所包裹，靠水泥浆的粘接力，使骨料相互粘接成为整体。

如果考虑到带气泡和毛细孔隙的存在，混凝土实际是一种三相体的混合物，不能认为是连续的整体。

[2]

1.普通高强度混凝土只能测出压应力-应变曲线的上升段，因为混凝土一旦出现出裂缝，承力系统在加压过程中积累的大量弹性能突然急剧释放，使得裂缝迅速扩展，试件即刻发生破坏，无法测得应力-应变曲线的下降段。

[1]

2.拟合本文的高强混凝土和纤维与混杂纤维增强高强混凝土的受压本构方程的参数结果

图3和图4为掺杂了纤维与混杂纤维的纤维增强高强混凝土的压缩应力一应变全曲线，由曲线可以看出，纤维与混杂纤维增强高强混凝土则能够准确地测出完整的压应力．应变曲线．纤维增强高强混凝土和混杂纤维增强高强混凝土的这两种曲线具有相同的形状啪，都由三段组成：

线性上升阶段、初裂点以后的非线性上升阶段、峰值点以后的缓慢下降阶段．[2]

3.[3]再生混凝土设计强度等级为C20，C25，C30，C40，再生骨料取代率100%。

标准棱柱体试件150mm*150mm*300mm，28天强度测试结果。

“等应力循环加卸载试验方法”测定再生混凝土的应力-应变全曲线，即每次加载至预定应力后再卸载至零，再次进行加载，多次循环后达不到预定应力而自动转向包络线时，进行下一级预定应力的加载。

再生粗骨料来源的地域性和差异性使再生骨料及再生混凝土的力学性能有较大差别。

4.通过对普通混凝土和高强混凝土在单轴收压时的应力应变分析发现，混凝土的弹性模量随混凝土的强度的提高而提高，混凝土弹性段的范围随混凝土强度的提高而增大，混凝土应力应变曲线的下降段，随混凝土强度的提高而越来越陡，混凝土的峰值应变与混凝土的抗压强度无正比关系。

图2给出了各组混凝土试件的平均应力应变曲线，从图中可以看出A1-A5试件的曲线为完整的圆滑曲线。

A6，A7由于混凝土试件强度较高实验设备刚度不够，当σc>fc后，试验机释放的能量迅速传到周围的4个钢柱上，从而引起混凝土突然破坏，所以曲线只有上升段没有下降段，A1-A7试件的应力应变曲线的上升段是相似的，但下降段的曲线形状差别较大。

对于低强混凝土A1，A2，线性段的上限仅为（40%-50%）fc在高强混凝土中，混凝土线性段的范围随混凝土强度的提高而增大。

当σc<75%fc以前，A7试件的应力应变关系为直线，即为弹性工作阶段。

高强混凝土的应力一旦达到峰值即呈现剥落，所以下降段所反映的主要是一个混凝土的破碎过程。

峰值应力相应的峰值应变值ε0，ε0与骨料的品种、形状有关，与骨料的单方含量有关，与砼的材料配比，密实性有关。

骨料愈硬、砂率愈小，砼变形模量愈高，从而使减小。

而骨料的形状不同，对砼的徽裂缝形成和开展有影响。

轧碎骨料有许多棱角，在受荷后，棱角周围产生较大的应力集中，在低应力下徽裂缝出现的可能性比圆砾石骨料的要大，从而碎骨料比圆砾石的峰值应变大。

所以，不同的骨料得出不同的。

混凝土线性段的范围随混凝土强度的提高而增大，混凝土强度越高，应力应变曲线的下降段越陡，曲线更倾斜。

ε0与fc无正比关系，混凝土的弹性模量随fc的提高而增大。

5.采用MTS815.04岩石力学试验机对混凝土单轴受压动力本构关系研究，考虑5中不同加载速度，在位移和应变双重控制下得到动力加载条件下单轴受压应力应变曲线。

试件设计强度等级为C40，采用普通硅酸盐混凝土材料，骨料选用最大粒径25mm连续级配卵石，水泥：

水：

砂：

石=1.00:

0.42:

1.41:

2.62，圆柱体试件，尺寸φ100mm*200mm，人工浇筑，机械振捣，钢模成型，24小时拆模，28天养护。

采用两层0.1mm厚聚四氟乙烯薄膜作减磨层，消除侧向约束影响。

有图可得：

动力加载下的单轴受压应力应变曲线的形状任然符合经典单轴受压实验的基本描述；动力加载条件对实验结果的影响主要体现在混凝土抗压强度以及变形特性方面；应变率对混凝土抗压强度的影响最为突出显著。

6.对对9组（碳纤维体积分数分别为0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%）碳纤维混凝土试件进行了立方体和棱柱体抗压强度试验，结果表明碳纤维混凝土立方体和棱柱体抗压强度随碳纤维体积分数的增加呈下降趋势，峰值应变随碳纤维体积分数的增加呈增大趋势。

基于各体积分数碳纤维混凝土的棱柱体抗压强度和峰值应变的试验数据，拟合得到了棱柱体抗压强度和峰值应变与体积分数之间的函数表达式。

利用微机控制电液伺服压力试验机测定了9组碳纤维混凝土应力-应变全曲线，参照非线弹性理论的混凝土单轴受压应力-应变本构模型，根据测得的全曲线应力-应变数据，拟合得到了应力-应变全曲线上升段表达式参数和下降段表达式参数，

试验原材料有：

42.5R普通硅酸盐水泥；天然细河沙；碎石，最大粒径不超过10mm；萘系减水剂。

碳纤维使用威海拓展纤维有限公司生产的长度为25mm的CCF300-12K碳纤维。

配制基准混凝土试件强度为C25，试验配合比为m水泥∶m水∶m砂∶m石子=1∶0.55∶1.92∶3.27。

素混凝土中减水剂质量为水泥质量的0.5%，碳纤维混凝土中减水剂质量为水泥质量的2.5%。

采用外掺法掺入碳纤维，即保持基准混凝土的配合比各材料用量不变，碳纤维按不同体积分数控制掺入其中，体积分数控制为9组，分别为0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%。

按碳纤维体积分数的不同，混凝土共分为9组，每组制作3块100mm×100mm×100mm立方体试件和4块100mm×100mm×300mm棱柱体试件，共计63块试件。

每组7块试件中，3块立方体试件用于测定混凝土立方体抗压强度，3块棱柱体试件用于测定混凝土棱柱体抗压强度，1块棱柱体试件用于混凝土应力-应变全曲线的测定。

试件浇筑完48h后拆模，然后立即放入标准养护室养护，28d后取出。

试验设备采用1000kN微机控制电液伺服压力试验机，根据GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的方法，测定试件立方体抗压强度和棱柱体抗压强度。

应力-应变全曲线试验前半段采用荷载控制加载，加载速度控制为1kN/s；当荷载达到预估轴压峰值荷载的70%，改用位移控制加载，加载速度控制为0.3mm/min，用此方法可以测出应力-应变全曲线的下降段。

试验数据由计算机自动收集，该试验可得到试件破坏全过程的荷载-位移曲线。

7.经20～900℃作用后、尺寸为70．7mm×70．7mm×228．Omm的混杂纤维活性粉末混凝土（RPC）试件,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．

原材料选用P·O42．5普通硅酸盐水泥；Si0：

质量分数为94．5％，比表面积为20780m2／kg的微硅粉；比表面积为475m2／kg的S95型矿渣粉；Si02质量分数99．6％以上，380～212肚m（40～70目）和212～109肚m（70～140目）的石英砂；黄褐色粉末状FDN浓缩型高效减水剂；长度为13mm，直径为o．22mm的高强平直钢纤维；长度为18～20mm，熔点为165℃的聚丙烯纤维（PPF）．经高温试验后的试件，在室内放置3d后进行单轴受压试验．

为获得稳定、完整的应力一应变全曲线，本试验在5000kN电液伺服液压试验机上附加刚性元件，以提高试验装置的整体刚度．

混杂纤维RPC高温后力学性能优于普通混凝土和高强混凝土．钢纤维的掺人可提高混杂纤维RPC的延性和韧性，聚丙烯纤维的掺入可减缓混杂纤维RPC的高温损伤．

影响因素：

1.组成材料品种性质的影响：

水泥和骨料的品种性质是混凝土组成结构和强度的主要影响因素。

（1）水泥：

早起强度低着后期强度增长较大。

（2）骨料：

表面粗糙带棱角的花岗岩碎石>普通人造轻骨料>普通砂砾。

：

2.组成材料配比的影响

（1）水灰比：

水灰比会影响混凝土的密实程度

（2）空气含量：

水灰比不变时，空气含量每增加1%，抗压强度约降低4%~5%左右。

（3）水泥用量：

任何一种混凝土配比都有其最优水灰比和水泥用量。

在最优水泥用量之下，一般强度随水泥用量的增加而上升，反之，则不仅不能使强度增加，反而有害于某些使用性能。

如增加徐变和收缩量等。

（4）骨料最大尺寸：

在正常水泥用量下，骨料粒径大，可以降低用水量，有利于强度。

但由于大骨料的存在会引起内部结构的非连续性，增加混凝土内部的非均质性，水泥石与较大骨料颗粒接触面会产生较大的应力，不利于混凝土的强度。

3.混凝土龄期：

混凝土内水泥水化过程是时间的函数，所以混凝土的强度是随龄期而定的，龄期越大，强度越大，但增长速度会变缓慢。

4.实验方法：

（1）试件形状和大小尺寸：

试件的形状和大小尺寸不同，测出的强度不同，如前所述的立方体，圆柱体，棱柱体强度。

（2）加载速度：

实验表明，加载速度越快，强度增长值越大，这是总趋势，实际上其影响程度还与试件大小有关。

即在同一加载速度下，不同大小的试件的强度也会不同

5.其他因素：

施工养护条件，施工方法，环境温度，实际受力情况。

[1]王传志，腾智明。

钢筋混凝土，36页。

[2]韩丽娟，余红发，麻海燕，刘俊龙.混杂纤维增强高强混凝土受压应力一应变关系[J].中北大学学报（自然科学版）.2011,32（6）:

791-795.

[3]丁东方.再生混凝土单轴受压应力应变关系研究[J].低温建筑技术.2012,6:

25-26.

[4]蒋丽娜，混凝土在单轴受力时的应力应变分析[J].广西工学院学报.1995,6

（2）:

18-24.

[5]曾莎洁，李杰。

混凝土单轴受压动力全曲线实验研究[J].同济大学学报.2013,41

（1）:

7-10.

[6]于良，程华，靳雨欣，王悠.碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构关系[J].后勤工程学院学报.2013,29（4）:

6-12.

[7]郑文忠，李海艳，王英.高温后混杂纤维RPC单轴受压应力一应变关系[J].建筑材料学报.2013,16（3）:

388-395