EPS混凝土力學(xué)性能及抗爆、抗震性能研究.pdf

1、EPS混凝土是一種新型的建筑材料，由于其質(zhì)量輕、具有良好的抗爆和抗震性能，目前被廣泛的應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。因此，其力學(xué)行為和吸能特性成為近年來(lái)力學(xué)及材料科學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。
　　 本文首先試驗(yàn)研究了不同粒徑(3mm、1mm)、不同體積含量(10％、20％、30％、40％)的EPS混凝土靜態(tài)壓縮和靜態(tài)劈裂性能。分析了不同體積含量EPS混凝土靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特征；分析了不同EPS顆粒粒徑大小對(duì)EPS混凝土靜態(tài)壓縮性能的影響；研

2、究了不同硅灰含量(20％、30％、40％)對(duì)EPS混凝土靜態(tài)壓縮性能的影響；建立了相對(duì)抗壓強(qiáng)度（EPS混凝土抗壓強(qiáng)度與基體抗壓強(qiáng)度之比）與相對(duì)密度（EPS混凝土密度與基體密度之比）的關(guān)系；試驗(yàn)研究了不同粒徑、不同體積含量EPS混凝土的劈裂強(qiáng)度；并且分析了不同計(jì)算方法（彈性方法、斷裂力學(xué)方法）對(duì)EPS混凝土劈裂性能的影響；建立了EPS混凝土抗壓強(qiáng)度與劈裂強(qiáng)度之間的函數(shù)關(guān)系；分析了EPS混凝土靜態(tài)壓縮破壞形態(tài)。
　　 借助霍普金森壓

3、桿(SHPB)對(duì)不同粒徑、不同含量的EPS混凝土的動(dòng)態(tài)壓縮性能進(jìn)行了研究。EPS混凝土具有明顯的率效應(yīng)；EPS混凝土在低應(yīng)變率下表現(xiàn)出明顯的三個(gè)不同的階段：彈性區(qū)、平臺(tái)區(qū)和致密區(qū)，隨應(yīng)變率的增加，這一特性逐漸消失；對(duì)于同樣體積含量、粒徑小的EPS混凝土表現(xiàn)出來(lái)的平臺(tái)區(qū)更明顯，在本文中分析了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的物理機(jī)制；在高體積含量的EPS混凝土中，粒子尺寸效應(yīng)逐漸消失；隨應(yīng)變率的增加，峰值應(yīng)力后留有長(zhǎng)長(zhǎng)地“尾巴”，主要是由于EPS顆粒的粘彈性

4、特性。利用直徑為74mm的分離式Hopkinson壓桿徑向沖擊巴西圓盤(pán)試樣，測(cè)試了不同EPS顆粒粒徑、不同體積含量的EPS混凝土的動(dòng)態(tài)拉伸性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：EPS混凝土的劈裂強(qiáng)度隨應(yīng)力率的增加而增加；在體積含量較低的EPS混凝土中，EPS混凝土的劈裂強(qiáng)度表現(xiàn)出一定的粒子尺寸效應(yīng)，隨EPS顆粒體積含量的增加，這一現(xiàn)象逐漸消失；分析了EPS混凝土動(dòng)態(tài)劈裂破壞形態(tài)。
　　 采用LS-DYNA軟件對(duì)含不同密度EPS混凝土夾層的隧道結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行了抗爆性能研究。對(duì)含不同體積含量(30％、40％)EPS混凝土緩沖層的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗爆性能模擬。模擬的結(jié)果表明：在隧道的頂部加上聚苯乙烯泡沫混凝土緩沖層后，能夠很好的使隧道頂部的壓強(qiáng)峰值得到降低，并且隧道頂部壓強(qiáng)峰值隨聚苯乙烯泡沫混凝土厚度的增加而降低；建立了隧道頂部壓強(qiáng)峰值衰減指數(shù)與聚苯乙烯泡沫緩沖層厚度即相對(duì)位移之間的關(guān)系。
　　 采用LS-DYNA軟件對(duì)體積含量為40％的EPS混凝土夾層的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震性能研究。