高温后混凝土单轴拉伸和压缩破坏规律及力学性能研究

本文对常温及高温作用后的混凝土进行单轴拉伸和压缩试验,同时使用数字图像相关方法(DIC)观测混凝土试件表面的变形演化过程,探究高温后混凝土拉伸和压缩过程中裂缝的变形演化及力学性能衰减规律。结果表明,随着温度升高,混凝土表面裂缝的萌生和扩展时间逐渐提前,破坏时表面应变集中区的宽度及相应的应变数值逐渐增大,裂缝扩展程度更加显著,当温度达到800℃时,甚至呈多裂缝扩展形态。裂缝的显著扩展增加了混凝土的耗能,使高温损伤后混凝土的延性增加。比较高温后混凝土拉伸和压缩应变云图可知,裂缝开裂引起的应变集中区宽度相近,但压缩试件的应变数值略高于拉伸试件。裂缝的萌生和扩展影响混凝土的力学性能,随着温度升高,混凝土抗拉强度、抗压强度及弹性模量不断下降,峰值应力处的应变逐渐增加;拉伸应力应变曲线由双阶段逐渐转变为三阶段,破坏特征由脆性转变为延性;而压缩应力应变曲线始终为三阶段,与单轴拉伸相比,压缩破坏的延性特征更加明显。

弯曲荷载作用下混凝土碳化和力学性能研究

通过混凝土四点弯曲持荷碳化试验,研究了不同持荷水平对混凝土碳化深度的影响规律,建立了考虑持荷作用的混凝土碳化深度预测模型。同时分析了荷载与碳化共同作用下混凝土抗折强度的变化规律,并基于混凝土内部孔结构特征来探讨抗折强度变化的内在机理。试验结果表明:混凝土受拉区的碳化深度随持荷水平的增加而增加,受压区的碳化深度随持荷水平的增加而减小。在持荷水平相同时,碳化时间为7 d时,碳化深度的增长速率相对较快,之后碳化深度增长的速率逐渐变缓。荷载与碳化共同作用下,混凝土抗折强度随碳化时间的增长,首先会有一定程度的下降,然后又逐渐增加。持续荷载会使混凝土内部孔隙粗化,降低混凝土的抗折强度。碳化会使混凝土内部孔结构细化,从而提高混凝土的抗折强度。