珊瑚礁砂混凝土強(qiáng)度與變形實驗方案

珊瑚礁砂混凝土強(qiáng)度與變形實驗方案試驗?zāi)康谋緦嶒炑芯苛嗽诓煌瑮l件下珊瑚礁砂混凝土試件單軸受壓的強(qiáng)度及變形，利用聲發(fā)射檢測設(shè)備監(jiān)測試件在單軸受壓條件下的損傷特性，并且對得出的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計和分析,為實際的工程應(yīng)用提供了有效依據(jù)。試驗依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)試件的制作與養(yǎng)護(hù)本次試驗采用的混凝土試塊，其設(shè)計強(qiáng)度分別為C30,C40。水泥采用強(qiáng)度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，拌合用水采用自來水，細(xì)骨料為珊瑚礁砂，粗骨料為5“20mm連續(xù)級配的卵石。由于珊瑚礁砂相關(guān)參數(shù)未知，需要試配混凝土，以得到試驗所需配合比。相關(guān)步驟如下：1、將碎石用清水清洗干凈，曬干。2、取一定量的珊瑚礁砂，在試驗室做珊瑚礁砂的細(xì)度模數(shù)測量試驗，其計算公式如下：5P5+4^+3P3+2F^+FM=『其中：％Mb為細(xì)度模數(shù)，P6,P5,均，R，改，氣分別為篩孔尺寸為4.76mm,2.38mm,1.19mm,0.59mm,0.297mm,0.149mm的分計篩余百分量。3、測量卵石的壓碎指標(biāo)，取試驗結(jié)果的算術(shù)平均值。4、試配混凝土配合比根據(jù)以下比例確定：①現(xiàn)有的普通混凝土C30,C40配合比：②在現(xiàn)有配合比基礎(chǔ)上分別增減0.05的水膠比，且用水量不變。5、澆筑混凝土并制作150mmxl50mmx150mm與100mmx100mmx300mm試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度20+/-2°C,相對濕度＞95%)養(yǎng)護(hù)28d測定其的強(qiáng)度，取強(qiáng)度最接近設(shè)計等級的配合比為試驗配合比。如果實際值和設(shè)計值差別較大，應(yīng)改變水膠比繼續(xù)試驗。6、根據(jù)試驗配合比正式拌和混凝土，然后將拌合完成的混凝土倒入模具內(nèi)，振搗一分鐘左右;7、將澆筑好的混凝土試塊置于室溫條件卜.靜置24h后拆模編號，拆模后立即按10-20mm的間距放入溫度為20±l°C，濕度為90%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28d。8、將養(yǎng)護(hù)后的試塊用角磨機(jī)上進(jìn)行打磨，去除水泥砂漿薄弱層，保證試塊表面平整光滑。試驗設(shè)備200t微機(jī)控制電液伺服壓力試驗整個試驗機(jī)是由油泵、工作油缸、反饋系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成的。該類型試驗機(jī)主要用于測定混凝土、水泥等非金屬材料的抗壓強(qiáng)度、彈性模量等相關(guān)力學(xué)參數(shù)的性能試驗。SAEU2S聲發(fā)射系統(tǒng)SAEU2S聲發(fā)射系統(tǒng)由傳感器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集箱、耦合劑、采集/分析軟件等幾個部件組成。其中，傳感器貼于試塊表面，用于采集試塊表面的橫波與縱波；前置放大器通過提高信噪比對采集的聲發(fā)射信號進(jìn)行放大采處理，并旦具有頻率濾波器的功能；數(shù)據(jù)采集箱用于提取并分析聲發(fā)射數(shù)據(jù)；耦合劑用于粘結(jié)傳感器與混凝土試件的表面；采集/分析軟件用于實時采集波形并提取波形中特征點的參數(shù)、提供分析各參數(shù)之間的相關(guān)性、對聲源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。立方體抗壓強(qiáng)度試驗本實驗將分別測試用普海水拌制的齡期為28d的立方體混凝土試件抗壓強(qiáng)度，預(yù)期強(qiáng)度為C30”試件大小為150mm*150mm*150mm°每組試驗三個試件，共需制作5.1試驗步驟澆筑好試件后對其進(jìn)行編號，至齡期到后從養(yǎng)護(hù)室取出，應(yīng)盡快進(jìn)行試驗，避免其濕度產(chǎn)生變化。試件在試驗前應(yīng)擦拭干凈，測量尺寸并檢查其外觀試件的尺寸精確至1mm,并據(jù)此計算試件的承壓面枳，如實測尺寸與公稱尺寸之差不超過，可按公稱尺寸計算。將試件兩端承壓面用砂輪進(jìn)行打磨平整，承壓面與相鄰側(cè)面的不垂直度不應(yīng)大于土1°以成型時側(cè)面為上下受壓面，試件中心應(yīng)與壓力機(jī)幾何對中。以0.5Mpa/s的加荷速度對試件進(jìn)行加載，當(dāng)試件接近破壞而開始迅速變形時，應(yīng)停止調(diào)整試驗機(jī)油門，直至試件破壞，記下極限荷載F(N)。5.2試驗結(jié)果記錄與分析試驗記錄表格如表1：表1立方體抗壓強(qiáng)度試件拌制條件養(yǎng)護(hù)齡期(d)強(qiáng)度(MPa)Aoi自制海水28A02自制海水Boi自制海水28Bo2自制海水Coi自制海水28C(J2自制海水將試驗數(shù)據(jù)記錄如表格后，根據(jù)表格分別繪制在不同拌制條件下以及不同齡期下強(qiáng)度對比圖。立方體試件抗壓強(qiáng)度按下式計算："=7feu-混凝土立方體抗壓強(qiáng)度(協(xié)電)F-極限荷載(〃)A-受壓面積(mm2)以三個試件測值的算數(shù)平均值為測定值，計算精確至O.IMpao三個測值中的最大值或是最小值中有一個與中間值之差超過中間值的15%,則取中間值為測定值：如果最大值和最小值之差均超過中間值的15%,則該組試驗結(jié)果無效。單軸完全受壓試驗本試驗將測試混凝土試件的受壓應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€，運用聲發(fā)射系統(tǒng)檢測材料內(nèi)部損傷情況以及破壞過程。試驗所用試件大小為100mm*100*300的棱柱體試件，強(qiáng)度大小分別為C30、C40o6.1試驗步驟澆筑好試件后并對其進(jìn)行編號，養(yǎng)護(hù)至28d后取出。試件在試驗前應(yīng)擦拭干凈，測量尺寸并檢查其外觀試件的尺寸精確至1mm,并據(jù)此計算試件的承壓面枳，如實測尺寸與公稱尺寸之差不超過，可?按公稱尺寸計算。將試件兩端承壓面用砂輪進(jìn)行打磨平整，承壓面與相鄰側(cè)面的不垂直度不應(yīng)大于土1°將試件放置于試驗機(jī)上，仔細(xì)調(diào)整其在試驗機(jī)上的位置，使其中心與下壓板的中心對準(zhǔn)，進(jìn)行幾何對中，調(diào)整試驗機(jī)上壓板的位置，使其與試件輕微接觸。將應(yīng)變儀與聲發(fā)射探頭與計算機(jī)連接，輕輕敲擊試件，確信儀器的接收和連接狀態(tài)良好。將聲發(fā)射傳感器粘貼在試件對稱兩側(cè)，用膠帶固定，凡士林作耦合劑。建立壓力、位移和聲發(fā)射記錄文件，設(shè)置加載方案、檢測通道及參數(shù)。應(yīng)變儀進(jìn)行平衡和調(diào)零：聲發(fā)射參數(shù)根據(jù)實驗條件進(jìn)行設(shè)置。啟動試驗機(jī)進(jìn)行預(yù)加載，觀察試驗是否正常。對試件勻速加載，直至試件破壞，加載速率0.5Mpa/s（試驗機(jī)反力下降到最大荷我的80%時自動卸載）。每個試件加載完成后，反向旋擰加壓油門，抬起加壓扳，小心撤掉試件表面的傳感器，對破壞后的試件拍照記錄。試驗結(jié)束并保存文件，將數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出保存，供后期處理使用。6.2試驗結(jié)果記錄與分析試驗記錄表格如表2通過試驗所得出試件單軸抗壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，記錄卜?所需數(shù)據(jù)，分析其從加載開始到破壞的全過程。表2單軸抗壓記錄表試件Ep1VAnB”Cn備注：A”到J分別為強(qiáng)度為C25,C30,C40的混凝土試件：Ep和分別為極限應(yīng)變和應(yīng)力；I為屈服段長度：V為伯松比。聲發(fā)射特征參數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系繪制聲發(fā)射撞擊計數(shù)及撞擊累枳計數(shù)圖，分析聲發(fā)射的總強(qiáng)度及材料內(nèi)部損傷累計情況。繪制聲發(fā)射能量計數(shù)及能量累積計數(shù)圖，分析材料的破壞過程。繪制聲發(fā)射能量的頻率分布圖，分析試件強(qiáng)度對聲發(fā)射特征的影響。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算珊瑚礁砂混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€方程。循環(huán)加卸載試驗本實驗將測試試件在單軸循環(huán)加卸載條件下的損傷特性。試件大小選用100mm*100mm*300mm,強(qiáng)度分別為（30和C40。7.1試驗步驟將選好的試樣放在平板上，用磨砂紙對試件前后中心位置（聲發(fā)射探頭黏貼處）進(jìn)行打磨，去除表面的污漬或灰層。然后把試件放在事先己安置好的墊板上，試件裝好后，將小車推入預(yù)定軌道，檢查上方的傳力柱是否對中，若不對中應(yīng)進(jìn)行調(diào)整直至對中。最后安裝好豎向變形計（用水準(zhǔn)氣泡檢查平面內(nèi)兩個方向）。在預(yù)先打磨好的位置，黏貼聲發(fā)射探頭，耦合劑采用黃油；對安裝好的探頭利用軟件自帶的脈沖標(biāo)定進(jìn)行測試，檢查其連接是否完好；再用小鐵棒在探頭附近敲擊數(shù)I、.，檢查聲發(fā)射探頭是否耦合完好。建立聲發(fā)射記錄文件、設(shè)置參數(shù)文件。根據(jù)材料性質(zhì)、試驗條件將聲發(fā)射參數(shù)文件。預(yù)加載，先用EDC1控制指令使油缸上頂，在快要和傳力柱接觸時，聲發(fā)射數(shù)據(jù)開始采集。繼續(xù)加載到達(dá)10KN,待力穩(wěn)定時，再預(yù)加到30KN,使試件與豎向傳感器充分接觸；正式加載，按初始荷載為30kN,循環(huán)增幅為200kN程序加載，同時采集聲發(fā)射數(shù)據(jù)，直至試塊破壞，加載完成后，聲發(fā)射采集停止。7.2試驗結(jié)果記錄與分析繪制循環(huán)加卸載試驗曲線圖聲發(fā)射特征參數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系繪制聲發(fā)射撞擊計數(shù)及撞擊累枳計數(shù)與應(yīng)力關(guān)系圖，建立損傷模型，計算損傷值，將計算結(jié)果計入表3。表3循環(huán)加卸載損傷值試件第i次循環(huán)累積撞擊數(shù)Zi（109）累積撞擊總數(shù)Zm（109）損傷值DA：i繪制聲發(fā)射能量計數(shù)與應(yīng)力關(guān)系圖，分析材料損傷概況。②記錄累計殘余應(yīng)變與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，分析材料不可恢復(fù)程度及材料本身的特性。a,繪制殘余應(yīng)變值與循環(huán)次數(shù)關(guān)系表，見表4表4循環(huán)殘余應(yīng)變值循環(huán)次數(shù)N累積殘余應(yīng)變&（IO；）殘余應(yīng)變￡（10"）據(jù)此繪制循環(huán)次數(shù)與累計殘余應(yīng)變值的試驗關(guān)系圖，更直觀反應(yīng)二者關(guān)系根據(jù)表4的數(shù)據(jù)，對累計參與應(yīng)變進(jìn)行線性回歸分析，得出相應(yīng)的材料參數(shù)，繪制循環(huán)次數(shù)N的擬合參數(shù)表以及擬合曲線，并將擬合曲線與試驗曲線進(jìn)行對比分析。繪制累計殘余應(yīng)變￡與損傷值D的變化規(guī)律試驗圖，分析其損傷過程。據(jù)此對二者進(jìn)行線性回歸分析，得出相應(yīng)參數(shù)值，繪制擬合曲線并與試驗曲線進(jìn)行對比分析?；跍丨h(huán)的珊瑚礁砂混凝土循環(huán)加卸載損傷特性分析滯回環(huán)的面積的物理意義為加載過程中材料能量的損耗值，能量的損耗也可以反映混凝土材料在此情況下的損傷情況。a,計算滯回環(huán)面積，構(gòu)建損傷值計算模型