混凝土单轴受压应力-应变曲线

1、混凝土单轴受压应力-应 变关系及主要影响因素 姓名：艾红红 学号：130520015 专业：结构工程 主要内容 1. 什么是混凝土混凝土简介 2各种不同混凝土的应力-应变关系曲线 及其获得方法 3. 影响混凝土应力-应变关系曲线的主要影 响 因素 4. 问题与讨论 5. 参考文献 混凝土简介 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。1 普通高强度混凝土受压应力应变曲线 曲线形状分析 如图，普通高强度混

2、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。2 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2 曲线形状分析 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，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 再生混凝土应力-应变关系曲线3 实验装置 实验方法 1.再生混凝土设计强

3、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，采用28天强度测试结果。 2.采用“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，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。3 实测再生混凝土应力应变全曲线 曲线形状分析 由以上四幅图可见，四组试件得到的 应力应变曲线形状大概相同，但是细 部差别较大。 曲线上升段变化趋势基本相 同，但下降段各不相同。 高强混凝土在单轴受压时的应力-应变曲线4 实验装置 应力-应变曲线 曲线形状分析

4、 1. 从图中可以看出A1-A5试件的曲线为完整的圆滑曲 线，A6，A7只有上升段曲线；A6，A7由于混凝土 试件强度较高实验设备刚度不够，当cfc 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。 2. 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。 3.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。 4.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。 5.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，

5、曲线更倾斜。 不同加载速度下混凝土单轴受压应力-应 变曲线5 实验装置：MTS815.04岩石力学试验机 实验方法 1.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。 2.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100mm*200mm， 人工浇筑，机械振捣，钢模成型，24 小时拆模，28天养护。 3.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。 应力-应变曲线 曲线分析 有图可得：动力加载下的单轴受压应力-

6、应 变曲线的形状仍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 的影响较为突出显著。 碳纤维混凝土单轴受压应力-应变曲线 1.实验材料：42.5R普通硅酸盐水泥；天然细河沙； 碎石，最大粒径不超过10 mm；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25 mm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%

7、。 实验方法： 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 100mm100 mm立方体试件和4块 100mm100mm300mm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。 实验曲线 曲线分析 1。各体积分数碳纤维

8、掺量混凝土单轴受压应力-应 变曲线的基本形状相同，但与未掺碳纤维的混凝 土曲线相差较大。 2.掺有碳纤维的混凝土的应力应变曲线的峰值点对 应的应变值基本相同，但，应力大小不同， 且都比未掺时低。 3.掺有碳纤维的混凝土破坏时的应变量都 比未掺时的应变量大，且大很多。 4.由图可得，碳纤维的加入可以增加 混凝土的延性 高温后混杂纤维RPC单轴受压应力一 应变关系7 原材料选用: 普通硅酸盐水泥,Si02,微硅粉,S95型矿渣粉,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0.22mm的高强平直 钢纤维; 长度为1820mm;熔点为165的聚丙 烯纤维(PPF) 实验装置

9、 实验方法: 经高温试验后的试件,在室内放置3d后 进行单轴受压试验. 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 高温后混杂纤维RPC应力-应变曲线 曲线分析 1.不同温度下混凝土的应力应变曲线相差很大， 基本趋势为温度越高，曲线越低缓应变量大，应 力小。 2.温度低时曲线变化急剧，上升段和下降段 都很陡，最大应力值较大，总应变量小 3.温度高时，曲线变化和缓，最大应力 值很小，但总应变量较大 小结： 1.所有应力应变曲线的大概形状都相同：即包括上 升段，顶点，下降段。 2.不同混凝土应力应变曲线各段的特征不同：各段 的长度、倾斜度，顶点对应的应力应变值

10、， 下降段的长度，倾斜度等。 3.这些差别主要是由混凝土自身材料， 实验方法，环境因素等引起的。 4. 应力-应变曲线的最高点可得到混凝土试件 在实验过程中的最大应力；曲线的终点处 可以得到混凝土破坏时的最大变形量。 5.曲线的倾斜程度反映了混凝土的弹性模量的 大小。 6.可以通过应力-应变曲线找到混凝土 最佳的受荷能力即实际使用过程中 的最佳设计承载力。 影响混凝土单轴受压应 力-应变曲线的因素 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：早起强度低者后期强度增长较大。 （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

11、。 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

12、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： 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。 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。 问题与讨论 1.试验得到的应力应变曲线大多数是通过一部分 真实的试验数据结合相关的计算软件拟合得到， 其中非实验数据部分能否真实反映混凝土的应力 应变关系？其准确性对实际工程的影响大不大？ 2.这诸多的影响因素中哪种因素对单轴受压时 混凝土应力-应变曲线的影响最大？ 3.各种影响因素之间是单独作用还是 相互作用？如果是相互作用，是相 互促进还是相互抵消？ 参考文献 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