珊瑚礁砂混凝土强度与变形实验方案

珊瑚礁砂混凝土强度与变形实验方案试验目的本实验研究了在不同条件下珊瑚礁砂混凝土试件单轴受压的强度及变形，利用声发射检测设备监测试件在单轴受压条件下的损伤特性，并且对得出的结果进行统计和分析,为实际的工程应用提供了有效依据。试验依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)试件的制作与养护本次试验采用的混凝土试块，其设计强度分别为C30,C40。水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，拌合用水采用自来水，细骨料为珊瑚礁砂，粗骨料为5“20mm连续级配的卵石。由于珊瑚礁砂相关参数未知，需要试配混凝土，以得到试验所需配合比。相关步骤如下：1、将碎石用清水清洗干净，晒干。2、取一定量的珊瑚礁砂，在试验室做珊瑚礁砂的细度模数测量试验，其计算公式如下：5P5+4^+3P3+2F^+FM=『其中：％Mb为细度模数，P6,P5,均，R，改，气分别为筛孔尺寸为4.76mm,2.38mm,1.19mm,0.59mm,0.297mm,0.149mm的分计筛余百分量。3、测量卵石的压碎指标，取试验结果的算术平均值。4、试配混凝土配合比根据以下比例确定：①现有的普通混凝土C30,C40配合比：②在现有配合比基础上分别增减0.05的水胶比，且用水量不变。5、浇筑混凝土并制作150mmxl50mmx150mm与100mmx100mmx300mm试件，在标准条件(温度20+/-2°C,相对湿度＞95%)养护28d测定其的强度，取强度最接近设计等级的配合比为试验配合比。如果实际值和设计值差别较大，应改变水胶比继续试验。6、根据试验配合比正式拌和混凝土，然后将拌合完成的混凝土倒入模具内，振捣一分钟左右;7、将浇筑好的混凝土试块置于室温条件卜.静置24h后拆模编号，拆模后立即按10-20mm的间距放入温度为20±l°C，湿度为90%以上的标准养护室内养护28d。8、将养护后的试块用角磨机上进行打磨，去除水泥砂浆薄弱层，保证试块表面平整光滑。试验设备200t微机控制电液伺服压力试验整个试验机是由油泵、工作油缸、反馈系统和控制系统等组成的。该类型试验机主要用于测定混凝土、水泥等非金属材料的抗压强度、弹性模量等相关力学参数的性能试验。SAEU2S声发射系统SAEU2S声发射系统由传感器、前置放大器、数据采集箱、耦合剂、采集/分析软件等几个部件组成。其中，传感器贴于试块表面，用于采集试块表面的横波与纵波；前置放大器通过提高信噪比对采集的声发射信号进行放大采处理，并旦具有频率滤波器的功能；数据采集箱用于提取并分析声发射数据；耦合剂用于粘结传感器与混凝土试件的表面；采集/分析软件用于实时采集波形并提取波形中特征点的参数、提供分析各参数之间的相关性、对声源进行准确定位。立方体抗压强度试验本实验将分别测试用普海水拌制的龄期为28d的立方体混凝土试件抗压强度，预期强度为C30”试件大小为150mm*150mm*150mm°每组试验三个试件，共需制作5.1试验步骤浇筑好试件后对其进行编号，至龄期到后从养护室取出，应尽快进行试验，避免其湿度产生变化。试件在试验前应擦拭干净，测量尺寸并检查其外观试件的尺寸精确至1mm,并据此计算试件的承压面枳，如实测尺寸与公称尺寸之差不超过，可按公称尺寸计算。将试件两端承压面用砂轮进行打磨平整，承压面与相邻侧面的不垂直度不应大于土1°以成型时侧面为上下受压面，试件中心应与压力机几何对中。以0.5Mpa/s的加荷速度对试件进行加载，当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下极限荷载F(N)。5.2试验结果记录与分析试验记录表格如表1：表1立方体抗压强度试件拌制条件养护龄期(d)强度(MPa)Aoi自制海水28A02自制海水Boi自制海水28Bo2自制海水Coi自制海水28C(J2自制海水将试验数据记录如表格后，根据表格分别绘制在不同拌制条件下以及不同龄期下强度对比图。立方体试件抗压强度按下式计算："=7feu-混凝土立方体抗压强度(协电)F-极限荷载(〃)A-受压面积(mm2)以三个试件测值的算数平均值为测定值，计算精确至O.IMpao三个测值中的最大值或是最小值中有一个与中间值之差超过中间值的15%,则取中间值为测定值：如果最大值和最小值之差均超过中间值的15%,则该组试验结果无效。单轴完全受压试验本试验将测试混凝土试件的受压应力应变全曲线，运用声发射系统检测材料内部损伤情况以及破坏过程。试验所用试件大小为100mm*100*300的棱柱体试件，强度大小分别为C30、C40o6.1试验步骤浇筑好试件后并对其进行编号，养护至28d后取出。试件在试验前应擦拭干净，测量尺寸并检查其外观试件的尺寸精确至1mm,并据此计算试件的承压面枳，如实测尺寸与公称尺寸之差不超过，可•按公称尺寸计算。将试件两端承压面用砂轮进行打磨平整，承压面与相邻侧面的不垂直度不应大于土1°将试件放置于试验机上，仔细调整其在试验机上的位置，使其中心与下压板的中心对准，进行几何对中，调整试验机上压板的位置，使其与试件轻微接触。将应变仪与声发射探头与计算机连接，轻轻敲击试件，确信仪器的接收和连接状态良好。将声发射传感器粘贴在试件对称两侧，用胶带固定，凡士林作耦合剂。建立压力、位移和声发射记录文件，设置加载方案、检测通道及参数。应变仪进行平衡和调零：声发射参数根据实验条件进行设置。启动试验机进行预加载，观察试验是否正常。对试件匀速加载，直至试件破坏，加载速率0.5Mpa/s（试验机反力下降到最大荷我的80%时自动卸载）。每个试件加载完成后，反向旋拧加压油门，抬起加压扳，小心撤掉试件表面的传感器，对破坏后的试件拍照记录。试验结束并保存文件，将数据文件导出保存，供后期处理使用。6.2试验结果记录与分析试验记录表格如表2通过试验所得出试件单轴抗压应力-应变全曲线，记录卜•所需数据，分析其从加载开始到破坏的全过程。表2单轴抗压记录表试件Ep1VAnB”Cn备注：A”到J分别为强度为C25,C30,C40的混凝土试件：Ep和分别为极限应变和应力；I为屈服段长度：V为伯松比。声发射特征参数与应力的关系绘制声发射撞击计数及撞击累枳计数图，分析声发射的总强度及材料内部损伤累计情况。绘制声发射能量计数及能量累积计数图，分析材料的破坏过程。绘制声发射能量的频率分布图，分析试件强度对声发射特征的影响。根据试验数据计算珊瑚礁砂混凝土单轴受压应力-应变全曲线方程。循环加卸载试验本实验将测试试件在单轴循环加卸载条件下的损伤特性。试件大小选用100mm*100mm*300mm,强度分别为（30和C40。7.1试验步骤将选好的试样放在平板上，用磨砂纸对试件前后中心位置（声发射探头黏贴处）进行打磨，去除表面的污渍或灰层。然后把试件放在事先己安置好的垫板上，试件装好后，将小车推入预定轨道，检查上方的传力柱是否对中，若不对中应进行调整直至对中。最后安装好竖向变形计（用水准气泡检查平面内两个方向）。在预先打磨好的位置，黏贴声发射探头，耦合剂采用黄油；对安装好的探头利用软件自带的脉冲标定进行测试，检查其连接是否完好；再用小铁棒在探头附近敲击数I、.，检查声发射探头是否耦合完好。建立声发射记录文件、设置参数文件。根据材料性质、试验条件将声发射参数文件。预加载，先用EDC1控制指令使油缸上顶，在快要和传力柱接触时，声发射数据开始采集。继续加载到达10KN,待力稳定时，再预加到30KN,使试件与竖向传感器充分接触；正式加载，按初始荷载为30kN,循环增幅为200kN程序加载，同时采集声发射数据，直至试块破坏，加载完成后，声发射采集停止。7.2试验结果记录与分析绘制循环加卸载试验曲线图声发射特征参数与应力的关系绘制声发射撞击计数及撞击累枳计数与应力关系图，建立损伤模型，计算损伤值，将计算结果计入表3。表3循环加卸载损伤值试件第i次循环累积撞击数Zi（109）累积撞击总数Zm（109）损伤值DA：i绘制声发射能量计数与应力关系图，分析材料损伤概况。②记录累计残余应变与循环次数的关系，分析材料不可恢复程度及材料本身的特性。a,绘制残余应变值与循环次数关系表，见表4表4循环残余应变值循环次数N累积残余应变&（IO；）残余应变£（10"）据此绘制循环次数与累计残余应变值的试验关系图，更直观反应二者关系根据表4的数据，对累计参与应变进行线性回归分析，得出相应的材料参数，绘制循环次数N的拟合参数表以及拟合曲线，并将拟合曲线与试验曲线进行对比分析。绘制累计残余应变£与损伤值D的变化规律试验图，分析其损伤过程。据此对二者进行线性回归分析，得出相应参数值，绘制拟合曲线并与试验曲线进行对比分析。基于滞回环的珊瑚礁砂混凝土循环加卸载损伤特性分析滞回环的面积的物理意义为加载过程中材料能量的损耗值，能量的损耗也可以反映混凝土材料在此情况下的损伤情况。a,计算滞回环面积，构建损伤值计算模型