不同岩性的机制砂混凝土本构关系及力学性能

为研究机制砂混凝土在单轴应力状态下的力学性能,分别以广西地区石灰岩、卵石、玄武岩3种岩性机制砂为细骨料,以混凝土强度等级为变化参数,设计并制作了24个150 mm×150 mm×300 mm标准棱柱体混凝土试件和24个150 mm×150 mm×150 mm标准立方体混凝土试件,以河砂混凝土为对比试件,进行了单轴抗压试验,获得了试件在单轴受压下的抗压强度和应力-应变全过程曲线,通过拟合得到了适用于机制砂混凝土的单轴受压本构方程。基于试验数据,提出了机制砂混凝土的弹性模量计算公式。结果表明:不同岩性的机制砂混凝土破坏形态大致相同;机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势与河砂混凝土相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在下降段,机制砂混凝土脆性较大,曲线比较陡峭;基于Sargin模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好;机制砂混凝土的力学性能与不同岩性细骨料的物理特性有关,随着细度模数的增大或石粉含量的增多,机制砂混凝土试件峰值应力与峰值应变呈现出先增大后减小的趋势;当水灰比在0.3~0.4之间时,建议机制砂混凝土换算系数取为0.77;卵石机制砂混凝土弹性模量均高于石灰岩和玄武岩机制砂混凝土。

不同石粉含量的机制砂混凝土高温后力学性能

以受火温度、石粉含量为变化参数,设计并制作了210个100 mm×100 mm×100 mm的机制砂混凝土立方体试件,对其进行高温后的物理力学性能试验,获取了试件的质量损失率以及抗压强度和劈裂抗拉强度,建立了机制砂混凝土高温后抗压强度和劈裂强度的劣化模型,同时结合X射线衍射和扫描电子显微镜等技术,揭示了高温后机制砂混凝土力学性能劣化的微观机理。基于最高受火温度和质量损失率,分别提出了高温后机制砂混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度评估计算式。结果表明:随着温度的升高,机制砂混凝土试件的表面颜色从灰色变成红褐色,最后呈白色,高温作用使试件表面出现了温度裂缝及剥落现象;试件的质量损失率随着石粉含量的增加而增大;混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随着温度的升高显著减小;随着石粉含量的增加,混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小,当石粉含量(质量分数)为10%时,混凝土强度达到最大值;基于试验结果建立的高温后机制砂混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的劣化模型拟合度较好;混凝土中掺入适量的石粉能促进体系中钙钒石和氢氧化钙等水化产物数量,当经受700℃高温后,水泥水化物脱水分解使混凝土内部裂缝和孔隙增多。

机制砂混凝土应力-应变试验研究

为研究机制砂混凝土单轴应力状态下的力学性能,通过对0%、4%、8%、12%、16%、20%(质量分数)六种石粉含量,C20、C30和C40三类强度等级的机制砂混凝土棱柱体试件进行单轴抗压试验,并与河砂混凝土进行对比,获得了其在单轴受压下的应力-应变全曲线,拟合得到了适用于机制砂混凝土单轴受压的本构方程,结果表明:机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势和河砂混凝土基本相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在曲线下降段,机制砂混凝土比较陡峭;随着石粉含量的增加,机制砂混凝土试件的峰值应力和峰值应变都呈现出先增加后减小的趋势,当石粉质量分数为8%时,三种不同强度等级的机制砂混凝土峰值应变均达到最大;机制砂混凝土峰值应力和弹性模量均随着混凝土设计强度等级的提高而增大;基于Sargin模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合性较好。

高温后钢纤维机制砂混凝土力学强度试验研究

通过对钢纤维机制砂混凝土试块进行高温试验,研究了钢纤维体积率和温度对机制砂混凝土高温后表观特征、质量损失率及力学强度的影响,探讨了钢纤维对机制砂混凝土力学性能的影响机理。结果表明:随着温度的升高,钢纤维机制砂混凝土质量损失率不断增大,温度达到800℃时钢纤维机制砂混凝土质量损失率最高达到9.6%;在400℃之前,抗压强度呈现先下降后上升的趋势,400℃后快速下降,且在800℃后其强度损失率达到91.5%;劈裂抗拉强度随温度升高逐渐下降,在相同温度下,钢纤维的掺入在不同程度上提高了机制砂混凝土的强度,且在钢纤维体积率为1%时增强效果最佳。基于试验结果进行统计分析,建立了考虑温度、钢纤维体积率共同影响的高温后机制砂混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的劣化模型。