混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線ppt課件

混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及主要影響因素,姓名：艾紅紅學(xué)號(hào)：130520015專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程,主要內(nèi)容,1.什么是混凝土混凝土簡(jiǎn)介2各種不同混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及其獲得方法3.影響混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的主要影響因素4.問(wèn)題與討論5.參考文獻(xiàn),混凝土簡(jiǎn)介,混凝土是一種復(fù)合建筑材料，內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。它是由二相體所組成，即粗細(xì)骨料被水泥漿所包裹，靠水泥漿的粘接力，使骨料相互粘接成為整體。如果考慮到帶氣泡和毛細(xì)孔隙的存在，混凝土實(shí)際是一種三相體的混合物，不能認(rèn)為是連續(xù)的整體。1,普通高強(qiáng)度混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線,曲線形狀分析,如圖，普通高強(qiáng)度混凝土只能測(cè)出壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段，因?yàn)榛炷烈坏┏霈F(xiàn)出裂縫，承力系統(tǒng)在加壓過(guò)程中積累的大量彈性能突然急劇釋放，使得裂縫迅速擴(kuò)展，試件即刻發(fā)生破壞，無(wú)法測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。2,摻雜了纖維與混雜纖維的纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的壓縮應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€2,曲線形狀分析,由曲線可以看出，纖維與混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土則能夠準(zhǔn)確地測(cè)出完整的壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土和混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的這兩種曲線具有相同的形狀，都由三段組成：線性上升階段、初裂點(diǎn)以后的非線性上升階段、峰值點(diǎn)以后的緩慢下降階段2,再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線3,實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)方法,1.再生混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，C25，C30，C40，再生骨料取代率100%。標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件150mm*150mm*300mm，采用28天強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。2.采用“等應(yīng)力循環(huán)加卸載試驗(yàn)方法”測(cè)定再生混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，即每次加載至預(yù)定應(yīng)力后再卸載至零，再次進(jìn)行加載，次循環(huán)后達(dá)不到預(yù)定應(yīng)力而自動(dòng)轉(zhuǎn)向包絡(luò)線時(shí)，進(jìn)行下一級(jí)預(yù)定應(yīng)力的加載。3,實(shí)測(cè)再生混凝土應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€,曲線形狀分析,由以上四幅圖可見(jiàn)，四組試件得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀大概相同，但是細(xì)部差別較大。曲線上升段變化趨勢(shì)基本相同，但下降段各不相同。,高強(qiáng)混凝土在單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4,實(shí)驗(yàn)裝置,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,曲線形狀分析,1.從圖中可以看出A1-A5試件的曲線為完整的圓滑曲線，A6，A7只有上升段曲線；A6，A7由于混凝土試件強(qiáng)度較高實(shí)驗(yàn)設(shè)備剛度不夠，當(dāng)cfc后，試驗(yàn)機(jī)釋放的能量迅速傳到周?chē)?個(gè)鋼柱上，從而引起混凝土突然破壞，所以曲線只有上升段沒(méi)有下降段。2.A1-A7試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線的上升段是相似的，但下降段的曲線形狀差別較大。,3.混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的下降段，隨混凝土強(qiáng)度的提高而越來(lái)越陡。4.高強(qiáng)混凝土的應(yīng)力一旦達(dá)到峰值即呈現(xiàn)剝落，所以下降段所反映的主要是一個(gè)混凝土的破碎過(guò)程。5.混凝土線性段的范圍隨混凝土強(qiáng)度的提高而增大，混凝土強(qiáng)度越高，應(yīng)力應(yīng)變曲線的下降段越陡，曲線更傾斜。,不同加載速度下混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線5,實(shí)驗(yàn)裝置：MTS815.04巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī),實(shí)驗(yàn)方法,1.考慮5中不同加載速度，在位移和應(yīng)變雙重控制下得到動(dòng)力加載條件下單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線。2.試件設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，采用普通硅酸鹽混凝土材料，骨料選用最大粒徑25mm連續(xù)級(jí)配卵石，水泥：水：砂：石=1.00:0.42:1.41:2.62，圓柱體試件，尺寸100mm*200mm，人工澆筑，機(jī)械振搗，鋼模成型，24小時(shí)拆模，28天養(yǎng)護(hù)。3.采用兩層0.1mm厚聚四氟乙烯薄膜作減磨層，消除側(cè)向約束影響。,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,曲線分析,有圖可得：動(dòng)力加載下的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀仍然符合經(jīng)典單軸受壓實(shí)驗(yàn)的基本描述；動(dòng)力加載條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響主要體現(xiàn)在混凝土抗壓強(qiáng)度以及變形特性方面；應(yīng)變率對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響較為突出顯著。,碳纖維混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線,1.實(shí)驗(yàn)材料：42.5R普通硅酸鹽水泥；天然細(xì)河沙；碎石，最大粒徑不超過(guò)10mm；萘系減水劑。碳纖維使用威海拓展纖維有限公司生產(chǎn)的長(zhǎng)度為25mm的CCF300-12K碳纖維。配制基準(zhǔn)混凝土試件強(qiáng)度為C25，試驗(yàn)配合比為：m水泥m水m砂m石子=10.551.923.27。素混凝土中減水劑質(zhì)量為水泥質(zhì)量的0.5%，碳纖維混凝土中減水劑質(zhì)量為水泥質(zhì)量的2.5%。,實(shí)驗(yàn)方法：,采用外摻法摻入碳纖維，即保持基準(zhǔn)混凝土的配合比各材料用量不變，碳纖維按不同體積分?jǐn)?shù)控制摻入其中，體積分?jǐn)?shù)控制為9組，分別為0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%。按碳纖維體積分?jǐn)?shù)的不同，混凝土共分為9組，每組制作3塊100mm100mm100mm立方體試件和4塊100mm100mm300mm棱柱體試件，共計(jì)63塊試件。每組7塊試件中，3塊立方體試件用于測(cè)定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，3塊棱柱體試件用于測(cè)定混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度，1塊棱柱體試件用于混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的測(cè)定。,實(shí)驗(yàn)曲線,曲線分析,1。各體積分?jǐn)?shù)碳纖維摻量混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基本形狀相同，但與未摻碳纖維的混凝土曲線相差較大。2.摻有碳纖維的混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線的峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值基本相同，但，應(yīng)力大小不同，且都比未摻時(shí)低。3.摻有碳纖維的混凝土破壞時(shí)的應(yīng)變量都比未摻時(shí)的應(yīng)變量大，且大很多。4.由圖可得，碳纖維的加入可以增加混凝土的延性,高溫后混雜纖維RPC單軸受壓應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系7,原材料選用:普通硅酸鹽水泥,Si02,微硅粉,S95型礦渣粉,石英砂,黃褐色粉末狀FDN濃縮型高效減水劑；長(zhǎng)度為13mm,直徑為0.22mm的高強(qiáng)平直鋼纖維;長(zhǎng)度為1820mm;熔點(diǎn)為165的聚丙烯纖維(PPF),實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)方法:,經(jīng)高溫試驗(yàn)后的試件,在室內(nèi)放置3d后進(jìn)行單軸受壓試驗(yàn).試驗(yàn)在5000kN電液伺服液壓試驗(yàn)機(jī)上附加剛性元件，以提高試驗(yàn)裝置的整體剛度,高溫后混雜纖維RPC應(yīng)力-應(yīng)變曲線,曲線分析,1.不同溫度下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線相差很大，基本趨勢(shì)為溫度越高，曲線越低緩應(yīng)變量大，應(yīng)力小。2.溫度低時(shí)曲線變化急劇，上升段和下降段都很陡，最大應(yīng)力值較大，總應(yīng)變量小3.溫度高時(shí)，曲線變化和緩，最大應(yīng)力值很小，但總應(yīng)變量較大,小結(jié)：,1.所有應(yīng)力應(yīng)變曲線的大概形狀都相同：即包括上升段，頂點(diǎn)，下降段。2.不同混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線各段的特征不同：各段的長(zhǎng)度、傾斜度，頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變值，下降段的長(zhǎng)度，傾斜度等。3.這些差別主要是由混凝土自身材料，實(shí)驗(yàn)方法，環(huán)境因素等引起的。,4.應(yīng)力-應(yīng)變曲線的最高點(diǎn)可得到混凝土試件在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大應(yīng)力；曲線的終點(diǎn)處可以得到混凝土破壞時(shí)的最大變形量。5.曲線的傾斜程度反映了混凝土的彈性模量的大小。6.可以通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線找到混凝土最佳的受荷能力即實(shí)際使用過(guò)程中的最佳設(shè)計(jì)承載力。,影響混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的因素,1.組成材料品種性質(zhì)的影響：,水泥和骨料的品種性質(zhì)是混凝土組成結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的主要影響因素。（1）水泥：早起強(qiáng)度低者后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較大。（2）骨料：表面粗糙帶棱角的花崗巖碎石普通人造輕骨料普通砂礫。,2.組成材料配比的影響,(1)水灰比：水灰比會(huì)影響混凝土的密實(shí)程度(2)空氣含量：水灰比不變時(shí)，空氣含量每增加1%，抗壓強(qiáng)度約降低4%5%左右。(3)水泥用量：任何一種混凝土配比都有其最優(yōu)水灰比和水泥用量。在最優(yōu)水泥用量之下，一般強(qiáng)度隨水泥用量的增加而上升，反之，則不僅不能使強(qiáng)度增加，反而有害于某些使用性能。如增加徐變和收縮量等。,（4）骨料最大尺寸：在正常水泥用量下，骨料粒徑大，可以降低用水量，有利于強(qiáng)度。但由于大骨料的存在會(huì)引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非連續(xù)性，增加混凝土內(nèi)部的非均質(zhì)性，水泥石與較大骨料顆粒接觸面會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，不利于混凝土的強(qiáng)度。,3.混凝土齡期,混凝土內(nèi)水泥水化過(guò)程是時(shí)間的函數(shù)，所以混凝土的強(qiáng)度是隨齡期而定的，齡期越大，強(qiáng)度越大，但增長(zhǎng)速度會(huì)變緩慢。,4.實(shí)驗(yàn)方法：,試件形狀和大小尺寸：試件的形狀和大小尺寸不同，測(cè)出的強(qiáng)度不同，如前所述的立方體，圓柱體，棱柱體強(qiáng)度。加載速度：實(shí)驗(yàn)表明，加載速度越快，強(qiáng)度增長(zhǎng)值越大，這是總趨勢(shì)，實(shí)際上其影響程度還與試件大小有關(guān)。即在同一加載速度下，不同大小的試件的強(qiáng)度也會(huì)不同,5.其他因素：,施工養(yǎng)護(hù)條件;施工方法;環(huán)境溫度;實(shí)際受力情況。,問(wèn)題與討論,1.試驗(yàn)得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線大多數(shù)是通過(guò)一部分真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)的計(jì)算軟件擬合得到，其中非實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)部分能否真實(shí)反映混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？其準(zhǔn)確性對(duì)實(shí)際工程的影響大不大？2.這諸多的影響因素中哪種因素對(duì)單軸受壓時(shí)混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響最大？3.各種影響因素之間是單獨(dú)作用還是相互作用？如果是相互作用，是相互促進(jìn)還是相互抵消？,參考文獻(xiàn),1王傳志，騰智明。鋼筋混凝土，36頁(yè)。2韓麗娟，余紅發(fā)，麻海燕，劉俊龍.混雜纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土受壓應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系J.中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2011,32(6):791-795.3丁東方.再生混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系研究J.低溫建筑技術(shù).2012,6:25-26.4蔣麗娜，混凝土在單軸受力時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分析J.廣西工學(xué)院學(xué)報(bào).19