短龄期再生混凝土三轴受压力学性能及其本构关系.pdf
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1、第 1 8卷第 6期 2 0 1 5年 1 2月 建筑材料学报 J OURNAI OF B UI LDI NG MATERI ALS Vo L 1 8。 No 6 De c 。 2 01 5 文章编 号 : i 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 9 3 5 - 0 6 短龄期再 生混凝土三轴受压 力学性能及其本构关 系 陈 宗平 。 , 应武挡 。 , 陈宇 良 , 姚 侃 ( 1 广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ; 2 广西大学 工程防灾与结构安全教育部 重点实验室 ,广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ; 3 同济大学 建筑工程
2、系,上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘 要 :为研 究短 龄 期再 生 混凝 土的 三轴 受压 力 学 性 能 , 以龄 期 和 围压值 为 变量 , 设 计 了 1 4个 圆柱 体 再 生混凝 土试 件进 行 三轴 受压 试验 , 观 察其破 坏 形 态, 获取 应 力一 应 变 曲线 、 峰 值 应 力、 峰 值 应 变 以及弹性模量等数据 基于试验数据分析 了龄期和 围压值对再生混凝土三轴 受压力学性能的影响 规律 , 建立 了短龄期再生混凝土三轴受压的峰值应 力、 峰值应 变和弹性模量的计算公式 , 并建立了 再生混凝土三轴受压状态下的应力一 应变本构方程 结果表 明: 短龄期再生混
3、凝土的峰值应变、 弹性 模量受龄期影响较 大, 随着龄期的延长, 峰 值应 变减 小, 而弹性模量却 显著增大; 围压值 对再 生混 凝土的峰值应力、 峰值应 变和弹性模量均有显著影响 采 用 C E B F I P ( 1 9 9 0 ) 规 范中方法计算的再 生 混凝 土三 轴抗 压 强度值 与 实测值 吻合 较 好 关键 词 : 短 龄期 ;再 生混 凝土 ; 三 轴 受压 ;强度计 算 ;本 构方 程 中 图分类 号 : T U5 2 8 0 1 文献 标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 5 0 6
4、0 0 4 M e c h a n i c a l Pr o p e r t i e s a n d Co n s t i t u t i v e Re l a t i o ns h i p o f S h o r t Ag e Re c y c l e d Co a r s e Ag g r e g a t e Co nc r e t e u nd e r Tr i a x i a l Co mp r e s s i o n CH EN Zo n gpi ng ,YI N G W u dan g ,CH EN Yul i ang ,YAO K a n ( 1 Col l e g e o f
5、Ci v i l En gi ne e r i ng a nd Ar c h i t e c t u r e ,Gua n gxi Un i v e r s i t y,Na nn i n g 5 3 00 04,Ch i na; 2 Ke y La b o r a t o r y o f Di s a s t e r P r e v e n t i o n a n d S t r u c t u r a l S a f e t y o f C h i n a M i n i s t r y o f Ed u c a t i o n,Na n n i n g 5 3 0 0 0 4,C h i
6、 n a ; 3 D e p a r t me n t o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i Un i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t :I n o r d e r t o r e v e a l t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s h o r t a g e r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g
7、 a t e c o n c r e t e u n d e r t r i a x i a l c o m p r e s s i o n,1 4 c yl i n de r s p e c i m e ns we r e d e s i gn e d f o r t r i a xi a l c o mpr e s s i on t e s t Ag i ng t i me a nd l a t e r a l c o n f i n e me n t we r e c o n s i d e r e d a s v a r i a b l e s i n t h e t e s t F
8、a i l u r e p a t t e r n s o f s p e c i me n s we r e o b s e r v e d pe a k s t r e s s ,p e a k s t r a i n,e l a s t i c m o du l u s a n d s t r e s s s t r a i n c ur ve s we r e o bt a i ne dBa s e d on t he e x pe r i m e n t a 】d a t a 。t h e i n f l u e n c e o f a g i n g t i me a n d l
9、a t e r a l c o n f i n e me n t 0 1 1 t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s h o r t a g e r e c y c l e d c o a r s e a g gr e ga t e c o nc r e t e un de r t r i a xi a l c o m p r e s s i o n we r e a na l y z e d;t he s t r e n gt h c a l c ul a t i on m e t ho ds we r e d i s c u s
10、 s e d;t h e f o r mu l a s o f e l a s t i c mo d u l u s ,p e a k s t r a i n,p e a k s t r e s s a n d s t r e s s s t r a i n c o n s t i t u t i v e e q u a t i o n we r e p u t f o r wa r d Re s u l t s s h o w t h a t :a g i n g t i me h a s a g r e a t i n f l u e n c e o n p e a k s t r a i
11、 n a n d e l a s t i c mo d u l u s ;o n t h e o t h e r h a n d,p e a k s t r e s s ,p e a k s t r a i n a n d e l a s t i c mo d u l u s o f r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e a r e s i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c e d b y l a t e r a l c o n f i n e me n t Th e
12、 c a l c u l a t e d r e s u l t s b y C EB - FI P( 1 9 9 0 )a r e i n go o d a gr e e m e nt wi t h e x pe r i me n t a l d a t a Ke y wo r d s:s ho r t a ge;r e c yc l e d c oa r s e a g g r e ga t e c o nc r e t e;t r i a x i a l c omp r e s s i o n;s t r e ng t h c a l c u l a t i o n;c o n s t
13、i t ut i ve e q ua t i o n 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 6 1 4 f修订 日期 : 2 0 1 4 0 9 2 5 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 2 6 8 0 0 4 , 5 1 5 7 8 1 6 3 ) ; 广西 自然科学基金资助项 目( 2 0 1 2 G X NS F AA 0 5 3 2 0 3 , 2 0 1 3 G S lA O 1 9 O 2 5 ) ; 广西科 技攻关项 目( 桂科攻 1 2 1 1 8 0 2 3 3 ) 第一作者 : 陈宗平 ( 1 9 7 5 一 ) , 男 , 广西 玉林人 , 广西大学教授
14、 , 博士生导师 , 博士 E - ma i l : z p c h e n g x u e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 陈宗平 , 等 : 短龄期再生 混凝 土三轴受压力学性能及其 本构关 系 夹角 ; 随着 继续增大 , 夹角有微量减小的趋势 ; 当 6 MP a时 , 斜 裂 缝贯 穿 整个试 件 , 并 出现少 量 的 横向裂缝 , 裂缝两侧的混凝土相对剪切错开, 并在试 件中部局部鼓出, 且 越大 , 这种现象越为明显 通 过对断裂界面的细致观察 , 发现再
15、生粗骨料和水泥 砂浆均为剪切破坏 , 局部出现压碎粉末 1 O 2 O 3 0 40 5 0 1 0 ( a ) 1 5 d 2 2 轴向应力一 应变 曲线 图 3为各试件 的轴 向应力一 应变( 矿 ) 曲线 各试 件的峰值应力( ) 、 峰值应变( e ) 和弹性模量( E) 等 力 学性 能见 表 1 峰值应 力 和 峰 值应 变 取 轴 向应 力 应变曲线最高点对应 的应力、 应变值 ; 弹性模量取曲 线在 0 4 a 处的割线模量 。 、RAC一 1 0 、 RAC 9 l O 2 0 3 O 4 0 5 0 sx1 0 ( b ) 3 0d 图 3 试件 的轴 向应力一 应变 曲线
16、 F i g 3 Ax i a l s t r e s s - s t r a i n C r v e s o f s p e c i me n s 表 1 试件 的设计参数及 力学性能 Ta b l e 1 De s i g n e d p a r a me t e r s a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s p e c i me ns C o d e t d MP a 口 MP a 1 0 E GP a Co d e t d MP a MP a 1 0 E G P a RAC l 1 5 0 1 8 0 7 1 5 0 0
17、0 3 7 4 4 RAC 一 8 3 0 0 1 9 0 5 3 3 89 5 5 7 9 4 RAC一 2 l 5 3 4 0 2 1 0 1 3 5 7 7 4 5 3 1 RAC 一 9 3 O 3 3 9 5 7 4 8 27 8 6 9 1 7 RA( 二 _ 3 1 5 6 5 8 5 4 3 2 0 91 6 4 0 2 0 RAC 一 1 0 3 0 6 5 7 2 0 2 8 1 3 2 1 0 0 7 9 RAC一 4 l 5 9 6 8 7 5 7 3 1 7 4 6 6 2 3 8 RAC一 1 1 3 O 9 7 5 1 2 8 1 9 04 3 8 3 9 9 R
18、AC一 5 1 5 1 2 8 2 1 2 7 3 5 8 5 6 5 5 1 8 RAC一 1 2 3 O 1 2 8 6 0 9 5 2 0 5 5 0 9 1 4 9 RAC一 6 l 5 1 5 9 4 1 4 5 3 8 4 05 5 6 5 9 RAC 1 3 3 0 1 5 9 5 2 0 3 3 2 7 5 2 8 4 9 6 RAC一 7 1 5 1 8 1 0 7 4 8 0 4 7 1 5 6 6 5 3 5 RA( _ 1 4 3 O 1 8 1 07 4 8 3 3 4 3 8 7 9 3 0 2 由图 3和表 1可见 , 随着围压值 的变化 , 再 生混凝土试件 的
19、轴向应力一 应变 曲线发生了显著 的 变化 盯 为零时 ( 即单轴受压状 态下) , 试件 的峰值 应力 、 峰值应变和弹性模量均 比有 围压 时的试件小 , 并且过峰值后曲线下 降段 陡峭; 随着 的增加 , 试 件的峰值应力 、 峰值应变和弹性模量逐渐增大, 特别 是过峰值后曲线下降段有较为显著的变化 ; 为 3 , 6 MP a时, 曲线还存 在下 降段 , 达 到 9 , 1 2 MP a 时 , 曲线 过峰值 后保 持水平 , 几乎 不再下 降 ; 为 1 5 , 1 8 MP a 时 , 睦线一 直上 升 , 在应 变 达到 4 0 1 O 时 , 依然没有下降段 , 这说 明围压
20、能够显著改善再生 混凝 土 的脆 性 由图 3和表 1还可见 , 相 同时 , 龄期 为 1 5 , 3 0 d 再生混凝土试件的峰值应力、 峰值应变相差不 大 , 轴 向应力一 应变曲线走势也大致 相同, 但是龄期 3 0 d试件的轴 向应力一 应变 曲线在初始阶段 的斜率 明显大于龄期 1 5 d的试件 2 3力学 性 能 2 3 1 龄期的影响 表 2给出了不 同围压值下再生 混凝 土 3 0 d峰 值应力 和 1 5 d峰值应力 的比值( a ) 由表 2 可见 , 基本保持在 1附近 , 这表明短龄期内 龄期的变化对再生混凝土三轴受压时的极限承载力 影响 不大 这可 能是 由于 受到
21、 围压 的约 束 , 再 生 混凝 表 2 不 同龄期试件 的力学性能 比较 Ta b l e 2 M e c ha n i c a l p r o pe r t i e s c o mp a r i s o n o f s p e c i me n s u n d e r d i f f e r e nt a g i n g t i me s a MP a仉 。 1 E2 E 1 O 5 4 4 0 9 8 4 2 O 9 7 71 1 0 9 2 7 1 0 4 8 3 1 0 11 2 1 0 0 0 0 加 印 加 0 良 l D 加 加 O 苫 学兔兔 w w w .x u e t
22、u t u .c o m 9 3 8 建筑材料学报 第 1 8 卷 土试件的破坏形态发生了改变 , 不仅再生粗骨料和 水泥浆体界面之间的黏结失效 , 而且再生粗骨料本 身也被剪断 ; 三轴受压强度的大小主要取决于再生 粗骨 料 的抗 剪 能力 , 而 短 龄 期对 再 生 粗 骨料 本 身 的 抗剪 能力影 响不 大 再生混凝土试件 3 0 d峰值应变 和 1 5 d峰值 应变 u 1 的比值( 。 ) 见表 2 由表 2可见, 试件 3 0 d 峰值应变 比 1 5 d峰值应变要小, 其 比值在 0 6附近 上下波动 这可能是由于随着龄期 的适当延长, 再生 混凝土内部的水泥浆体水化反应更为
23、充分, 导致其 更 脆 的缘 故 表 2还给出了再生混凝土 3 0 d弹性模量 E 。和 1 5 d弹性模量 E1 的比值( E 。 E 1 ) 由表 2可见 , 试 件 3 0 d弹性模量普遍 比 1 5 d弹性模量要大 , 其 比值 在 1 5上下波 动 2 3 2 围压值 的影 响 不 同 围压 值 下 , 短龄 期 再 生 混凝 土 的 1 5 , 3 0 d 峰值应力变化趋势基本一致 随着围压值的增大, 再 生混凝土的峰值应力基本呈线性上升 的趋势 参照 文献 9 的研究方法 , 结合实测值 ( 见表 1 ) , 利用 围 压值与轴向应力的关系确定再生混凝土峰值应力 的计算 公式 为
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