轻质多孔混凝土受压应力—应变全曲线试验研究.pdf
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1、2 2 8 四川建筑科学研究 S i e h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 6 卷第 2期 2 0 1 0年4月 轻质多孔混凝土受压应力一应变全曲线试验研究 熊耀清 , 姚谦峰 ( 1 中国建筑西南设计研究院有限公司, 四川 成都6 1 0 0 8 1 ; 2 北京交通大学土木建筑工程学院, 北京1 0 0 0 4 4 ) 摘要: 通过对这两种轻质多孔混凝土材料进行基本力学性能试验, 就其弹性模量及应力一应变全曲线等进行了研究与探 讨。试验结果表明: 相对于普通混凝土而言, 轻质多孔混凝土的立方体抗压强度、 棱柱体抗压强度、 弹性模量等均要小一
2、个量 级, 而峰值应变却比前者大 3 0 4 O 。单轴受压应力一应变曲线到达峰值应力前近似按线性比例增加, 塑性变形很小 ; 峰 值应力后, 迅速跌落; 跌落至其残余强度后, 出现缓慢降落的斜直线段。材料在整个受压破坏过程中, 呈现出低强度弹脆性力 学性能。在试验研究与理论分析的基础上, 采用上升、 下降和斜直线三段曲线拟合了轻质多孔混凝土的单轴受压应力一应变 关系, 给出了具有明确物理意义的轻质多孔混凝土材料单轴受压统一本构模型, 为轻质多孔混凝土在抗震结构中的广泛应用 提供了有力的试验依据。 关键词: 轻质多孔混凝土; 力学性能; 试验研究; 应力一应变全曲线; 本构模型 中图分 类号
3、: T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 2 2 2 8 0 5 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n t he t o t a l s t r e s s s t r a i n c u r v e o f p o r o u s l i g h t w e i g h t c o n c r e t e X I O N G Y a o q i n g , Y AO Q i a n f e n g ( 1 C h i n a S o u t h w e s t A r c h i
4、t e c t u r e D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e C o r p L t d , C h e n g d u 6 1 0 0 8 1 , C h i n a ; 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d A rch i t e c t u r e , B e ij i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4, C h i n a ) A b s t r
5、 a c t : T h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f p o r o u s l i g h t w e i g h t c o n e r e t e( P L C )h a v e s e l d o m b e e n i n v e s t i g a t e d i n t h e w o d d I n t h i s p a p e r , t w o g r o u p s o f e x p e ri me n t w e r e c a r r i e d o u t t o s t u d y t h e me
6、 c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f P L C, i n c l u d i n g y o u n g s mo d ulu s , s t r a i n a t p e a k s t r e s s , e t c ; a n d o n e i s a b o u t a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e, t h e o t h e r a b o u t f o a me d c o n c r e t e C o mp a r i s o n o f t h e t e
7、s t r e s u l t s o f t h i s s t u d y a n d o t h e r c o r r e l a ti v e l i t e r a t u r e w e r e gi v e n A n d t h e t e s t a n d a n al y s i s s h o w t h a t : t h e c u b i c s t ren g t h , p r i s m a t i c s t r e n gt h , y o u n g s mo d u l u s , e t e o f o r d i n a r y c o n c
8、 ret e a r e a b o u t o n e o r d e r o f ma g n i t u d e s mal e r t h a n t h o s e o f P L C b u t i t s s t r a i n a t p e a k s t r e s s i s 3 0 一4 o l e s s tha n t h e l a e r B e f o r e t h e p e a k s t r e s s , t h e s t r e s s s t r ain c u r v e o f P L C i s a p p r o x i ma t e
9、l y s t r aig h t l i n e A f t e r t h e p e ak s t r e s s , t h e s h a p e o f t h e c u r v e b e c o me s v e ry s t e e p Af t e r t h e r e s i d u al s t r e n g t h , t h e s l o w d e s c e n d i n g c u rve i s a p p e a red F r o m t h e p r o c e s s o f t h e c o mp r e s s i v e f ai
10、l u r e , i t C an b e s e e n t h a t t h e ma t e r i al p r o p e r t i e s a l e s t r e n g t h l o w, e l a s ti c a n d b ri t t l e B a s e d o n e x p e r i me n t al s t u d y a n d t h e o ret i c al an aly s i s , t h e t h r e e - s e g me n t c o n s t i t u t i v e mod e l , w h i c h
11、 i s t mi v o c al p a r am e t e r s i n p h y s i c s , i s p u t f o r w a r d t o s i mula t e t h e c o mp r e s s i o n a c t i o n o f P L C T h e s e w o r k s als o s e rve a s t h e p o s i t i v e a p p l i c a t i o n o f P L C o n t h e s e i s mi c s t r u c t u re wi t h p r o v i d i
12、 n g e x p e r i me n t al e v i d e n c e Ke y w o r d s : p o r o u s l i g h t w e i g h t c o n c r e t e( P L C) ; m e c h a n i c al p r o p e rt y ; e x p e ri m e n t al s t u d y ; s t r e s s s t r a i n c u rve ; c o n s t i t u t i v e m o d e l U 刖 茜 轻质多孔混凝土( 如蒸压加气混凝土和泡沫混 凝土等) 是一种具有良好保温
13、、 隔热等优点且用途 广泛的节能建筑材料, 但在大多数建筑结构中基本 上只作为墙体填充料或屋面保温隔热材料多用于围 收稿 日期 : 2 0 1 0 - 0 3 1 9 作者简介: 熊耀清( 1 9 7 5一 ) , 男, 湖北荆州人, 博士, 工程师, 主要从 事抗震研究 。 基金项目: 国家 自然科学基金 资助项 目( 5 0 8 7 8 0 2 1 ); 国家 “ 十一 五” 科技支撑项 目( 2 0 0 8 B A J 0 8 B 0 1 1 0 3 ) E ma i l : x y q 7 2 9 7 3 0 1 6 3 c o rn 护部分 , 一般不 考虑其承受荷载 的能力。因此,
14、 国内外对其受力性能的研究不多, 关于其轴压应 力一应变关 系及本构模型的研究则更少。 密肋复合墙体这种以截面及配筋较小的钢筋混 凝土框格为骨架 , 内嵌轻质多孔混凝土块材整体浇 筑成形的新型节能抗震墙体构件中 J , 蒸压加气混 凝土和泡沫混凝土不仅起到保温、 围护和分隔空 间 的作用 , 而且与隐形 框架一起作为受力构件参与工 作, 共同承担结构的竖向及水平荷载, 同时提供抗侧 移刚度。在该结构体系以往研究中 4 。 , 没有专 门针 对轻质多孔混凝土的力学性 能进行系统研究 , 在有 2 0 1 0 N o 2 熊耀清, 等 : 轻质多孔混凝土受压应力一应变全曲线试验研究 2 2 9 限
15、元分析中, 基本上是参照普通混凝土 的力学性能 给出相应的数值 。众所周知 , 轻质多孔混凝土与普 通混凝土的材料组成及 内部结构均有很大的不 同, 两者的基本力学性能必然存在较大的差异。因此, 随着密肋复合墙新型结构体系的深入研究 和不断推 广 , 蒸压加气 昆 凝土和泡沫混凝土的基本力学性能 , 尤其是应力一应变关 系的研究 , 就显得十分重要 和 紧迫。在本文中, 主要介绍 了蒸压加气混凝 土和泡 沫混凝土这两种轻质多孔混凝土的基本力学性能试 验 , 包括立方体抗压强度、 棱柱体抗压强度、 轴压应 力一应变关系、 弹性模量、 峰值应变等, 并就其本构 模型进行了研究与探讨。 1 试验概
16、况 1 1 试验 目的 通过对蒸压加气混凝土和泡沫混凝土轴心受压 试验, 研究轻质多孔混凝土基本力学性能及其变化 规律 , 建立轻质多孔混凝 土应力一应变本构关 系模 型 , 为有限元分析和计算提供可靠试验依据 。 1 2试件设计 由于轻质多孔混凝土的物理力学性能与容重有 着密切关系 J , 同时考虑到在 目前 建筑 物中有大量 的使用 , 因此 , 本文试验选取干容重为 6 0 07 0 0 k g m。的蒸压加气混凝土和泡沫混凝土两种轻质 多孔 混凝土作为试验对象 。前期试验得到蒸压加气混凝 土砌块干容重 为 6 2 9 k g m , 平 均抗 压强 度为 3 5 MP a 。泡沫混凝土
17、砌块 的干容重 为 6 6 7 k g m。 , 平均 抗压强度为 3 0 MP a 。本文将蒸压加气混凝土和泡 沫混凝土各作为 1组 , 进行 了单轴受压性能试验, 观 察了试件 的破坏形态 , 得到了材料 的应力一应变全 曲线 。试件编号及尺寸见表 1 。 表 1 试 件编号及尺寸 Tabl e 】 Se r i a l numbe r s and di m e ns i ons o f t he e xpe r im e nt a l s p ec i me ns mm 蒸压加气混凝土 泡沫混凝土 1 3试验方案 试 验在清华大学水利水 电系材料实验室进行 , 采用的装置为 I N S
18、T R O N 8 5 0 6四立柱液压伺服试验 系统 。该系统竖向最大静载出力 3 0 0 0 k N, 最大动 载出力 士 2 5 0 0 k N, 最大频率 6 H z , 如 图 I所示 。考 虑到试验机压板与轻质混凝 土试件问摩擦力对试件 横向变形的作用, 在试件的两端均采用减摩层以降 低“ 套箍” 效应。减摩层为 3层, 采用大小约为 1 6 0 m n l X 1 6 0 n 0 5 m m 的聚 四氟 乙烯膜叠合 , 各层 之间均匀涂抹黄油。 图 1 I N S T R O N 8 5 0 6四立柱液压伺服试验 系统 Fi g 1 I NS TRON 8 5 0 6 e x p
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- 多孔 混凝土 受压 应力 应变 曲线 试验 研究
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