温度、应变率对碳纤维混凝土变形特性的影响.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 4期 (总 第 2 8 2 期 ) Nu mb e r 4 i n 2 0 l 3 ( T o t a l No 2 8 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RE TI CAL I U S EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 4 0 0 8 温度、 应变率对碳纤维混凝土变形特性的影响 金凤杰 把 。许金余 l b ,2 。苏灏扬 伯 ( 1 空军工程大学 a 防空反导学院;b 空军工程大学机场建筑工程系,陕西 西安 7 1 0 0 3 8 ; 2 西北
2、工业大学 力学与土木建筑学院,陕西 西安 7 1 0 0 7 2 ) 摘要 : 采用 自主研制的高温 S H P B试验系统 , 对高温条件下碳纤维混凝土( c F R c) 的变形特性进行了试验研究。 结果表 明: 高 温下 C F R C的动态峰值应变 同时存在加载速率强化效应和温度弱化效应 。 动态极 限应变存在加载速率强化效应 ; 同一加载速率 下随温度的升高先降低后增大的变化趋势, 2 0 0 以前 , 以温度弱化效应为主 , 2 0 0以后 , 以温度强化效应为主 ; 8 0 0时的动态 极限应变要高于常温时的情况。 碳纤维可以有效提高混凝土在不同温度和加载速率下的动态变形能力 ,
3、 当碳纤维体掺量为 0 3 时 , 增幅最大, 其次是 0 1 C F R C和 0 2 C F R C 。 关键词 : 碳纤维混凝土;温度 ;加载速率 ;峰值应变 ;极限应变 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 2 5 0 4 E ffe cto f t e mp e r a t u r e a n d s t r a i n r a t e o n t h e d e f o r ma t i o n p r o p e r t y o f c a r b o n f i b e
4、 r r e i n f o r c e d c on c r e t e J I NF e n g -j i e la XUJ i n - y u , - S UHa o - y a n g ( 1 a S c h o o l o f Ai r a n d Mi s s i l e De f e n s e ; b De p a r t me n t o f Ai r fi e l d a n d B u i l d i n g E n g i n e e r i n g , Ai r F o r c e E n g i n e e r i n g Un i v e r s i t y, X
5、i an 7 1 0 0 3 8 , C h i n a ; 2 C o l l e g e o f Me c h ani c s and C i v i l A r c h i t e c t u r e , N o r t h w e s t P o l y t e c h n i c U n i v e r s i ty, Xi an 7 1 0 0 7 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Th e d e f o r mati o n p r o p e r t y o f c a r b o n fi b e r r e i n f o r c e d
6、c o n c r e t e( C F R C)a t e l e v a t e d t e mp e r a t u r e i s i n v e s t i g a t e d u s i n g s e l f - d e s i g n e d h i 曲 t e m p e r a t u r e S H I , B s y s t e m T h e r e s u l t s s h o w e d l o a d r a t e s t r e n g t h e n i n g e ff e c t and t e m p e r a t u r e we a k e
7、n i n g e ff e c t o n t h e d y na mi c c r i t i c a l s tra i n o f CF RC Dy n a mi c l i mi t i n c r e a s e d wi t h l o a d r a t e At t h e s a me l o a d r a t e t he d yn ami c l i mi t s t r a i n i n c r e a s e d b e f o r e 20 0 an d d e c r e a s e d a fte r 2 00 At 8 0 0 i t wa s hi
8、g h e r tha n tha t a t r o o m t e mpe r a t ur e Carbo n劢 e r c o u l d e f f e c t i v e l y e n han c e the d yn am i c de f o r mati o n p r o p e r t y o f c on c r e t e a t d i ffe r e n t t e mp e r a t ur e an d l o a d r a t e Th e i n c r e a s e r a t i o r e a c h e d也e ma x i mu m a t
9、 the vo l um e f r a c t i o n o f0 3 The n fol l o w 0 1 an d 0 2 Ke yw o r d s : c a r b o nfi b e r r e i n f o r e e d c o n c r e t e ; t e mp e r a t u r e ; 1 o a d r a t e ; c r i t i c a l s t r a i n ; 1 i mi t s t r a i n 0 引 言 碳纤维凭借其高强、 高模 、 轻质 、 抗腐蚀 、 耐疲劳及优 良 的高温稳定性等突出优点, 被广泛应用于土木工程领域【
10、。 碳纤维混凝土( C F R C ) 具有优异的力学性 能。 李建辉 等研 究了碳纤维增强混凝土在单轴拉伸荷载下 的力学性能 。 徐 丽丽等圈 研究 了不同掺量碳纤维对轻骨料混凝土强度 的影 响。 胡克旭许旧 研究 了不同温度下界面破坏形式 、 温度对胶 体及碳纤维的影响, 以及黏结强度随温度的变化规律。 吴献 等【 研究 了三 向受压碳纤 维混凝 土的力 学 、 电学性能及力 电关系。 许金余等同 研究了不同纤维掺量的碳纤维增强地 质聚合物在不同应变率下冲击压缩强度与能量吸收的应 变率效应。 然而, 目前关于碳纤维混凝土高温动态力学特性 的研究较少。 因此 , 本研究采用 自主研制的高温
11、S H P B试验 系统 , 对高温条件下碳纤维混凝土 的变形 特性进行 了试验 研究 。 1试 验 i i 原材料 及配合 比 陕西耀县 P 0 4 2 5 R秦岭水泥 ; 韩城第二发电厂生产的 I 级粉煤灰( 密度 2 0 5 g c m , 比表面积I3 5 5 m2 k g ) ; 西安霖 源微硅粉有 限公司生产的微硅粉 ( 平均粒径 0 1 0 1 5 m, 比表面积为 1 5 - 2 7 m 2 g , S i O 2 含量 9 2 ) ; 泾 阳县石 灰岩碎 石( 粒径 5 2 0 m m, 密度 2 7 0 g c m ) ; 灞河 中砂 ( 细度模 数 为 2 7 8 , 密
12、度 2 6 3 g c m , ) ; 广州建 宝新型建材 有限公 司生 产 的 F D N高效减水剂 , 减水率 2 0 ; 陕西群彬科技发展有 限公 司生产 的“ 凯文斯” 铣 削型钢纤维 , 体积掺量为 0 4 、 0 7 和 1 O , 其物理、 力学性能指标见表 1 。 表 2 为素混凝 土配合 比。 1 2 高温 S HP B试验 采用自主研制的高温 S H P B试验系统对钢纤维混凝土 的高温强度特性进行测试。 该 系统 由温控系统和 + 1 0 0 I n l T l 收稿 日期:2 0 1 2 1 0 1 2 基金项目:国家自然科学基金项目( 5 1 0 7 8 3 5 0
13、) ; 国家自然科学基金项目( 5 1 2 0 8 5 0 7 ) 2 5 加入可以有效增大P C在不同温度和加载速率下的动态峰 值应变 , 总体上, 当碳纤维体掺量为 O 3 时, 增幅最大 , 其 次是 0 I C F R C和 0 2 C F R C 。 图 8 为不 同温度下 , 碳纤维体积掺量对不 同加载速率 时 C F R C动态极 限应变 的影响情况 。 由图 8 可知 : 碳纤维的 加入可以有效提高 C F R C在不同温度和加载速率下的动 态极限应变; 总体上, 当碳纤维体掺量为 0 3 时 , 增幅最 大 , 其次是 0 1 C F R C和 0 2 C F R C 。 3
14、结 论 ( 1 ) 高温下 C F R C的动态峰值应变 同时存在加 载速率 强化效应和温度弱化效应。 ( 2 ) 高温下 C F R C的动态极限应变存在加载速率强化 效应 ; 不 同纤维掺量 C F R C的动态极限应变均体现出随温 度的升高先降低后增大的变化趋势 , 2 0 0以前 , 以温度弱 化效应为主, 2 0 0 以后 , 以温度强化效应为主。 8 0 0时的 动态极 限应变要高于常温时的情况。 ( 3 ) 碳纤 维可 以有效提高混凝 土在不同温度和加载速 率下的动态峰值应变和动态极限应变, 当碳纤维体掺量为 0 3 时, 增幅最大, 其次是 0 1 C F R C和 0 2 C
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- 温度 应变 碳纤维 混凝土 变形 特性 影响
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