双轴受压应力作用下碾压混凝土特性的试验研究 免费

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1、双轴受压应力作用下碾压混凝土特性的试验研究1 试验设计1.1 试件尺寸及材料配比 为了便于同普通混凝土单轴和双轴强度比较，试件采用边长为150mm的立方体，是普通混凝土试验的标准试件。胶凝材料采用425＃普通硅酸盐水泥与荆门热电厂的粉煤灰，骨料采用河砂与卵石，减水剂采用木质磺酸钙。为便于比较，试验中选用两种配比的试件，具体混凝土配合比见表1.每种配比各制作了25个试件，3个用以测定28d龄期的抗压强度，3个用以测定试验龄期的抗压强度。双轴受压试验(包括单轴受压试验)的两向应力比σ2/σ１有0(单轴受压

2、)、0.25、0.50、0.75和1.00共5种。每种应力比下的强度和应变测值均取3～4个试件的平均测值。表1 碾压混凝土配合比(单位：kg)类别水胶比水泥粉煤灰外加剂水河砂卵石A0.705.5411.850.03112.1176.85150.26B0.806.568.600.03112.1177.96153.191.2 试件加载方法与测试方法　　试件各龄期的立方体抗压强度测定在原葛洲坝水电工程学院建材实验室的万能试验机上按标准试验方法进行。试件的双轴受压试验(包括单轴受压试验)在中南水电勘测设计研究

3、院宜昌分院实验室的双轴压力试验机上进行。该双轴压力机主要由刚度很大的平面钢质矩形框架与两个带油压表的30t油压千斤顶组成。试验时，试件置于钢框的一个下角的内测，如图1所示。试件与加压板之间垫有一块150mm×145mm×图1 试件加载示意10mm的钢垫板。试件的每个受压面上都垫有两层塑料布，其间涂有油脂以消除加压面摩擦。两个千斤顶分别在水平方向与竖向对试件加压，由各自的压力表控制各自的压力值。每个千斤顶活塞顶部加压板上对称地装有两个位移传感器，以测定试件变形。荷载大约分10级，每级都记录荷载与变形值。

4、对于单向压力试验，只用竖置千斤顶加载；对于双向受压试验，两个方向的千斤顶同时按预先确定的两轴应力比分级加载，直至试件破坏为止。2 试验结果2.1 碾压混凝土的双轴受压强度 将5种应力比的试验结果绘于图2.以σ1表示碾压混凝土双轴受压应力中的第一主应力，以σ2表示碾压混凝土双轴受压应力中的第二主应力，图中σ0为碾压混凝土的单轴抗压强度。由图2可以看出，当σ2/σ1=0(单轴)时，σ1/σ0=1，此时为单轴抗压强度；当σ2/σ1=0.25时，σ1/σ0=1.3，这说明双轴受压强度是单轴受压强度的1.3倍；

5、当σ2/σ1=0.5时，σ1/σ0=1.5；当σ2/σ1=0.75时，σ1/σ0=1.6，此时的双轴受压强度为单轴受压强度的1.6倍。因此，双轴受压下碾压混凝土强度普遍高于单轴受压时的碾压混凝土强度，即双轴受压强度一般是单轴受压强度的1.2～1.5倍，当σ2/σ1=0.75时，双轴受压强度达到最大，达1.6倍单轴抗压强度。为便于分析说明，将图2破坏点趋势进行分析，通过曲线回归分析后，可用如下公式进行描述：(1)式中：α为双轴受压碾压混凝土应力比；σ0为碾压混凝土单轴受压强度；σ10为双轴受压碾压混凝土

6、的强度。　　当已知处于双轴受压碾压混凝土的受力比α(=σ2/σ1)时，就可将此α值代入式(1)中求出双轴受压碾压混凝土的强度。按此式计算图3 碾压混凝土双轴受压变形曲线精度在5%以内。2.2 碾压混凝土的双轴受压变形 根据应变测量结果，以ε1表示双轴受压时σ1方向的压应变，ε2表示双轴受压时σ2方向的压应变，ε0表示单轴受压时的压应变。以ε1/ε0为横坐标，ε2/ε0为纵坐标，将双轴受压碾压混凝土的变形绘于图3中。从图3可以看出，双轴受压时碾压混凝土的极限应变值大大高于单轴受压时的极限应变值，并随着应

7、力比α的增大而增大。当α=0.25时，ε1/ε0=2.5，即双轴受压变形是单轴受压变形的2.5倍；当应力比α增大时，双轴受压变形增加更大。当应力比达到1时，双轴受压变形增加达到最大，此时为3.5～4倍的单轴受压变形。因此，碾压混凝土的双轴受压变形是单轴受压的2～4倍。并且，双轴受压时，极限变形量提高幅度比强度的提高要大得多，表现出较多的延性，即塑性变形特征。　　根据图3中的试验点，通过曲线回归分析，碾压混凝土的双轴受压变形可由下式计算。(2)式中：ε10为双轴受压极限变形；ε0为单轴受压极限变形。当已

8、知处于双轴受压碾压混凝土的应力比α=σ2/σ1时，就可计算出碾压混凝土的极限应变值。