混凝土單軸受壓應力-應變關系及主要影響因素,姓名：艾紅紅學號：130520015專業：結構工程,主要內容,1.什么是混凝土混凝土簡介2各種不同混凝土的應力-應變關系曲線及其獲得方法3.影響混凝土應力-應變關系曲線的主要影響因素4.問題與討論5.參考文獻,混凝土簡介,混凝土是一種復合建筑材料，內部組成結構非常復雜。它是由二相體所組成，即粗細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孔隙的存在，混凝土實際是一種三相體的混合物，不能認為是連續的整體。1,普通高強度混凝土受壓應力應變曲線,曲線形狀分析,如圖，普通高強度混凝土只能測出壓應力-應變曲線的上升段，因為混凝土一旦出現出裂縫，承力系統在加壓過程中積累的大量彈性能突然急劇釋放，使得裂縫迅速擴展，試件即刻發生破壞，無法測得應力-應變曲線的下降段。2,摻雜了纖維與混雜纖維的纖維增強高強混凝土的壓縮應力一應變全曲線2,曲線形狀分析,由曲線可以看出，纖維與混雜纖維增強高強混凝土則能夠準確地測出完整的壓應力-應變曲線纖維增強高強混凝土和混雜纖維增強高強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、初裂點以后的非線性上升階段、峰值點以后的緩慢下降階段2,再生混凝土應力-應變關系曲線3,實驗裝置,實驗方法,1.再生混凝土設計強度等級為C20，C25，C30，C40，再生骨料取代率100%。標準棱柱體試件150mm*150mm*300mm，采用28天強度測試結果。2.采用“等應力循環加卸載試驗方法”測定再生混凝土的應力-應變全曲線，即每次加載至預定應力后再卸載至零，再次進行加載，次循環后達不到預定應力而自動轉向包絡線時，進行下一級預定應力的加載。3,實測再生混凝土應力應變全曲線,曲線形狀分析,由以上四幅圖可見，四組試件得到的應力應變曲線形狀大概相同，但是細部差別較大。曲線上升段變化趨勢基本相同，但下降段各不相同。,高強混凝土在單軸受壓時的應力-應變曲線4,實驗裝置,應力-應變曲線,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只有上升段曲線；A6，A7由于混凝土試件強度較高實驗設備剛度不夠，當cfc后，試驗機釋放的能量迅速傳到周圍的4個鋼柱上，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試件的應力應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.混凝土應力應變曲線的下降段，隨混凝土強度的提高而越來越陡。4.高強混凝土的應力一旦達到峰值即呈現剝落，所以下降段所反映的主要是一個混凝土的破碎過程。5.混凝土線性段的范圍隨混凝土強度的提高而增大，混凝土強度越高，應力應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力-應變曲線5,實驗裝置：MTS815.04巖石力學試驗機,實驗方法,1.考慮5中不同加載速度，在位移和應變雙重控制下得到動力加載條件下單軸受壓應力應變曲線。2.試件設計強度等級為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，機械振搗，鋼模成型，24小時拆模，28天養護。3.采用兩層0.1mm厚聚四氟乙烯薄膜作減磨層，消除側向約束影響。,應力-應變曲線,曲線分析,有圖可得：動力加載下的單軸受壓應力-應變曲線的形狀仍然符合經典單軸受壓實驗的基本描述；動力加載條件對實驗結果的影響主要體現在混凝土抗壓強度以及變形特性方面；應變率對混凝土抗壓強度的影響較為突出顯著。,碳纖維混凝土單軸受壓應力-應變曲線,1.實驗材料：42.5R普通硅酸鹽水泥；天然細河沙；碎石，最大粒徑不超過10mm；萘系減水劑。碳纖維使用威海拓展纖維有限公司生產的長度為25mm的CCF300-12K碳纖維。配制基準混凝土試件強度為C25，試驗配合比為：m水泥m水m砂m石子=10.551.923.27。素混凝土中減水劑質量為水泥質量的0.5%，碳纖維混凝土中減水劑質量為水泥質量的2.5%。,實驗方法：,采用外摻法摻入碳纖維，即保持基準混凝土的配合比各材料用量不變，碳纖維按不同體積分數控制摻入其中，體積分數控制為9組，分別為0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%。按碳纖維體積分數的不同，混凝土共分為9組，每組制作3塊100mm100mm100mm立方體試件和4塊100mm100mm300mm棱柱體試件，共計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度，3塊棱柱體試件用于測定混凝土棱柱體抗壓強度，1塊棱柱體試件用于混凝土應力-應變全曲線的測定。,實驗曲線,曲線分析,1。各體積分數碳纖維摻量混凝土單軸受壓應力-應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力應變曲線的峰值點對應的應變值基本相同，但，應力大小不同，且都比未摻時低。3.摻有碳纖維的混凝土破壞時的應變量都比未摻時的應變量大，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單軸受壓應力一應變關系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的高強平直鋼纖維;長度為1820mm;熔點為165的聚丙烯纖維(PPF),實驗裝置,實驗方法:,經高溫試驗后的試件,在室內放置3d后進行單軸受壓試驗.試驗在5000kN電液伺服液壓試驗機上附加剛性元件，以提高試驗裝置的整體剛度,高溫后混雜纖維RPC應力-應變曲線,曲線分析,1.不同溫度下混凝土的應力應變曲線相差很大，基本趨勢為溫度越高，曲線越低緩應變量大，應力小。2.溫度低時曲線變化急劇，上升段和下降段都很陡，最大應力值較大，總應變量小3.溫度高時，曲線變化和緩，最大應力值很小，但總應變量較大,小結：,1.所有應力應變曲線的大概形狀都相同：即包括上升段，頂點，下降段。2.不同混凝土應力應變曲線各段的特征不同：各段的長度、傾斜度，頂點對應的應力應變值，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，實驗方法，環境因素等引起的。,4.應力-應變曲線的最高點可得到混凝土試件在實驗過程中的最大應力；曲線的終點處可以得到混凝土破壞時的最大變形量。5.曲線的傾斜程度反映了混凝土的彈性模量的大小。6.可以通過應力-應變曲線找到混凝土最佳的受荷能力即實際使用過程中的最佳設計承載力。,影響混凝土單軸受壓應力-應變曲線的因素,1.組成材料品種性質的影響：,水泥和骨料的品種性質是混凝土組成結構和強度的主要影響因素。（1）水泥：早起強度低者后期強度增長較大。（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程度(2)空氣含量：水灰比不變時，空氣含量每增加1%，抗壓強度約降低4%5%左右。(3)水泥用量：任何一種混凝土配比都有其最優水灰比和水泥用量。在最優水泥用量之下，一般強度隨水泥用量的增加而上升，反之，則不僅不能使強度增加，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，有利于強度。但由于大骨料的存在會引起內部結構的非連續性，增加混凝土內部的非均質性，水泥石與較大骨料顆粒接觸面會產生較大的應力，不利于混凝土的強度。,3.混凝土齡期,混凝土內水泥水化過程是時間的函數，所以混凝土的強度是隨齡期而定的，齡期越大，強度越大，但增長速度會變緩慢。,4.實驗方法：,試件形狀和大小尺寸：試件的形狀和大小尺寸不同，測出的強度不同，如前所述的立方體，圓柱體，棱柱體強度。加載速度：實驗表明，加載速度越快，強度增長值越大，這是總趨勢，實際上其影響程度還與試件大小有關。即在同一加載速度下，不同大小的試件的強度也會不同,5.其他因素：,施工養護條件;施工方法;環境溫度;實際受力情況。,問題與討論,1.試驗得到的應力應變曲線大多數是通過一部分真實的試驗數據結合相關的計算軟件擬合得到，其中非實驗數據部分能否真實反映混凝土的應力應變關系？其準確性對實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混凝土應力-應變曲線的影響最大？3.各種影響因素之間是單獨作用還是相互作用？如果是相互作用，是相互促進還是相互抵消？,參考文獻,1王傳志，騰智明。鋼筋混凝土，36頁。2韓麗娟，余紅發，麻海燕，劉俊龍.混雜纖維增強高強混凝土受壓應力一應變關系J.中北大學學報(自然科學版).2011,32(6):791-795.3丁東方.再生混凝土單軸受壓應力應變關系研究J.低溫建筑技術.2012,6:25-26.4蔣麗娜，混凝土在單軸受力時的應力應變分析J.廣西工學院學報.19