压应变与应力关系

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1、水利学报年月第卷第期文章编号塑性混凝土单向受压应力应变关系的试验研究高丹盈王四巍宋帅奇胡良明郑州大学新型建材与结构研究中心河南郑州河南城建学院市政工程系河南郑州摘要通过棱柱体试件的单向受压试验研究了水胶比和龄期对塑性混凝土单向受压的应力应变曲线的影响研究结果表明单向受压下塑性混凝土的峰值应力随水胶比增加而减小随龄期的增加而增大其峰值应变基本在以上平均值为塑性混凝土应力应变曲线上升段斜率下降段曲率及陡峭程度均随水胶比的减小或龄期的增加而增大塑性混凝土单向受压中吸收的能量随峰值应力的增加而线性增加通过对试验结果的分析建立了塑性混凝土弹性模量吸收能量应力应

2、变曲线参数和与峰值应力间的关系式及峰值应力与水胶比和龄期间的关系式在此基础上提出了考虑水胶比和龄期影响的单向受压下塑性混凝土应力应变关系数学表达式关键词塑性混凝土水胶比龄期应力应变关系中图分类号文献标识码研究背景塑性混凝土是以膨润土黏土等掺合材料取代普通混凝土中的部分水泥配制而成的柔性材料具有弹性模量低极限变形大弹强比弹性模量与强度的比值小等特点通常被用作防渗墙材料广泛应用于大坝工程大坝围堰工程大坝除险加固工程及结构基础工程我国对塑性混凝土的研究始于世纪年代大多侧重于工程实际应用缺乏较系统的理论研究尤其是对塑性混凝土应力应变关系的研究甚少水胶比是影响

3、塑性混凝土性能的主要因素本文主要以水胶比和龄期为试验参数通过塑性混凝土单向受压试验建立考虑水胶比和龄期影响的塑性混凝土单向受压应力应变关系式试验材料与试验方法试验采用普通硅酸盐水泥郑州郑东新区龙子湖成湖区粉质黏土并以目的粒度标准磨细至粉状基一级膨润土粗骨料为粒径的碎石细骨料为细度模数的河砂级配曲线位于区属粗砂通过综合对比分析本文确定了表所示的个配合比用以研究不同水胶比对塑性混凝土单向受压应力应变全曲线的影响表塑性混凝土配合比材料用量?配合比编号水胶比砂率水水泥黏土膨润土砂子石子收稿日期作者简介高丹盈男河南三门峡人博士教授主要从事纤维增强混凝土结构性能

4、研究试验采用的棱柱体试件对于水灰比和龄期变化的每种情况下制作个试件所有的塑性混凝土试件均采用机械拌和人工或振动台振捣试模成型静置后拆模并移至标准养护室养护至和后按照水工混凝土试验规程进行轴心抗压强度弹性模量等试验由于塑性混凝土弹性模量低泊松比大其纵向压应变受横向拉应变的影响较大按照常规混凝土弹性模量的测试方法难以准确测出塑性混凝土的纵向变形本试验轴向荷载由荷载传感器通过自动数据采集仪采集纵向应变的测量标距为即试件全长在试件顶端加钢盖板将电子位移计用磁性表座固定于试验机下压板上测试试件全长的变形并通过自动数据采集仪进行采集将自动数据采集仪得到的轴向荷载

5、和轴向应变直接联接计算机绘制塑性混凝土应力应变曲线见图通过作图法求出塑性混凝土应力应变全曲线上升直线段斜率得到塑性混凝土弹性模量计算塑性混凝土荷载变形曲线下的面积并用该面积的大小反映塑性混凝土的塑性变形能力图水胶比变化下各龄期塑性混凝土单向受压应力应变关系试验结果及分析峰值应力或轴心抗压强度在本文试验中水胶比是指单位体积塑性混凝土中用水量与水泥黏土膨润土用量之和的比值不同水胶比?和龄期下塑性混凝土峰值应力的试验结果见表可以看出在砂率水泥用量黏土用量膨润土用量等因素不变的情况下塑性混凝土峰值应力或轴心抗压强度均随水胶比?增加而明显减小其规律与普通混凝土

6、相似如果用峰值应力的降低率与水胶比的增幅相比较反映水胶比对峰值应力影响的显著性则龄期的塑性混凝土峰值应力的降低率约为水胶比增幅的倍和倍龄期为的约为水胶比增幅的倍和倍龄期为的约为水胶比增幅倍和倍水胶比的增幅明显小于峰值应力的降低率水胶比变化对峰值应力的影响十分显著实质上在胶凝材料用量和骨料用量之和不变时变化水胶比就是变化用水量水胶比增大胶凝浆体的流动性增加故拌合物的流动性也增加反之则减小但是水胶比过大会使拌合物的黏聚性和保水性不良拌合物水化凝结硬化过程中多余水分蒸发使塑性混凝土内部孔隙率增加造成强度降低表试验结果配合比编号水胶比龄期?峰值应力?峰值应变

7、?弹性模量?弹强比吸收能量?表的试验结果表明塑性混凝土峰值应力随水胶比的增加而减小随龄期的增加而增大龄期从增加到水胶比为和的塑性混凝土的峰值应力分别提高了倍倍和倍根据对本文试验结果的统计分析塑性混凝土峰值应力与水胶比和龄期具有下列关系?式中为峰值应力为龄期?为水胶比本文试验值与式的计算值之比的平均值为变异系数二者符合较好弹性模量表和图表明在砂率水泥用量黏土用量膨润土用量不变的情况下塑性混凝土弹性模量随水胶比的增大而呈减小趋势在本文试验条件下弹性模量随水胶比的增加起初减小趋势明显但水胶比大于后弹性模量随水胶比变化不明显但仍呈减小趋势这是因为均质材料的弹

8、性模量与密度之间存在直接关系对于塑性混凝土这种非均质多相材料其主要组分的密度与所占体积的百分比以及过渡区的特