冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能影响的实验研究.pdf

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1、第28卷第3期，2015年7月宁波大学学报(理工版)首届中国高校优秀科技期刊奖Vo1．28No．3，July2015JOURNALOFNINGBOUNIVERSITY(NSEE)浙江省优秀科技期刊一等奖冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能影响的实验研究施冠银，邱欣，陈江瑛(宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波315211)摘要：为了研究冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能的影响，对含有页岩陶粒体积分数为O％、15％、30％、45％的陶粒混凝土试样分别进行0、l0、20、30和40次的冻融循环后SHPB动态压缩实验．实验表明：陶

2、粒混凝土的动态力学性能随着冻融循环周次增加而弱化，动态压缩强度随着应变率的增加而增大，并给出了冻融循环周次对陶粒混凝土动态压缩强度的变化规律．关键词：陶粒；混凝土：SHPB；冻融循环；动态力学性能中图分类号：TU502．6文献标志码：A文章编号：1001—5132(2015)03．0074—04陶粒混凝土是由陶粒为粗骨料与砂、水泥和水D(45％)4组．按一定比例配合拌制而成的一种轻质混凝土．由经搅拌、振捣等工序后制作好的试样在自然环于陶粒混凝土具有重量轻、保温性能优良、抗渗透境(约20℃)中静置24h后，脱模并放入水泥混凝性好

3、等优点，被广泛应用于房屋建筑、路面桥梁等土养护箱，标准养护28d．养护完毕后，对试样进基础设施中．陶粒混凝土[1-2]和其他轻质混凝土I3J行端面打磨，端面平行度达O．05mm．打磨后的试的力学性能和破坏机理研究大多限于静态，动态样如图2所示．力学性能影响的研究较少报道f8；冻融循环对轻骨料混凝土的静态力学性能也已有一些研究【1¨】，但冻融循环对其动态力学性能的研究未见报告．本文主要研究冻融循环周次对不同体积分数陶粒含量的陶粒混凝土的动态压缩强度影响，以期对极端环境下陶粒混凝土的应用提供指导．1试样的制备图1陶粒骨料图2打磨后

4、的试样文中所用的砂浆混凝土试样和陶粒混凝土试2试样的冻融循环试验样为同批制成，以确保试样基本性能的一致性．试样制作用的页岩陶粒直径为3-6IIIITI，形态如图1使用NDR—TFC型陕速冻融试验机对试样进行所示，水泥为45号．砂浆混凝土试样的质量配比冻融试验．试样的冻结和融化过程均处于全浸水为水：水泥：中砂=0．43：1：1．2．同时制作了陶粒体积状态(亦即饱水状态)．试样融化中心温度为l0℃，分数为15％、30％、45％的试样，其水、水泥和中冻结中心温度为一1OoC，1个冻融循环周期为4h．5砂的质量配比为0．43：1：1．

5、2，其中，陶粒经过24h浸组试样分别进行了冻融循环次数为0次、l0次、20水后，在制作试样0．5h前取出沥干表面水分．圆次、30次、40次的冻融试验．图3为40次冻融循柱形试样尺寸为70mm×35mm，按陶粒体积分环后的D组试样，表面已有部分剥落，因此笔者取数从低到高分别标识为A(0％)、B(15％)、c(3o％)、试样最大冻融循环次数为4O次．收稿日期：2014—09—3O．宁波大学学报(理工版)网址：http：／／journallg．nbu．edu．cn／基金项目：国家自然科学基金(10972109，11272165)．第

6、一作者：施冠银(1988一)，男，浙江慈溪人，在读硕士研究生，主要研究方向：冲击动力学．E—mail：sgy04208@163．com+通信作者：陈江瑛(1964一)，女，浙江宁波人，教授，主要研究方向：冲击动力学．E—mail：chenjiangying@nbu．edu．cn76宁波大学学报(理工版)表1打击气压0_3MPa下各组试样的相对最大应力MPa表2打击气压0．5MPa下各组试样的相对最大应力MPa对2组不同打击气压下各类试样的相对最大应力随Ⅳ变化规律进行线性拟合，分别得到砂浆混凝土和陶粒混凝土材料的拟合经验公式如下

7、：-厂=1—0~0067N，(1)f：l一(O．0099+O．0004V／)JV，(2)式中，厂为相对最大应力，即／；N为冻融循环周次；V／为陶粒体积分数比，为陶粒体积分数，为B组试样的陶粒体积分数．砂浆混凝土A组和陶粒混凝土B组试样的最12大相对应力拟合曲线分别如图9和图10所示．8日1．00皇O．95O．9O0．85＼2bO．800．75O2O30400．70应变(xl0)O．65图80．5MPa子弹打击气压下的应力一应变曲线增加而逐渐减小．若用表示未冻融循环试样动态打击下的最大应力，则相对最大应力o／随着冻融循环周次Ⅳ的

8、增加而逐渐降低的规律，表1和表2同时表明试样内部的微裂纹在冻融循环过程中产生、发展与Ⅳ密切相关．试样的损伤在微观上具有随机性，但在宏观上，其强度的衰减规律具有近似连续性．冻融循环中温度的变化，导致试样内Ⅳ应力的变化，特别是表层应力变化较大，引起表面脱落．当冻融循环周次超过40