凍融劣化混凝土的單軸循環(huán)加卸荷動態(tài)特性試驗研究.pdf

1、在東北、華北、西北地區(qū)，由于水、溫度等環(huán)境因素的影響，溫度常在零下20～30℃左右，氣溫年變幅度大，并且常溫施工季節(jié)較短，所以大多數(shù)工程一般在初冬時期還未完工，有的工期可能更長。這些地區(qū)的工程項目也是普遍存在的，因此這些地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)必然會受到凍融循環(huán)的影響。同時這些地區(qū)的結(jié)構(gòu)如橋墩、大壩、海洋平臺等會受到車輛或波浪等荷載的反復(fù)作用，從而導致混凝土構(gòu)件沒有達到承載力設(shè)計值就已經(jīng)破壞了，同時處于這些地區(qū)的混凝土建筑物還會受到地震荷載的作

2、用。然而學者對凍融循環(huán)后的混凝土的力學相關(guān)性能沒有進行較深入的研究，將這三種因素結(jié)合起來研究混凝土的相關(guān)力學性能更是少見。
　　為此，本文在國家自然科學基金（52579139）的資助下，利用三峽大學與長春朝陽試驗儀器有限公司聯(lián)合研制的10MN大型多功能靜動力三軸儀對歷經(jīng)不同凍融循環(huán)次數(shù)后的混凝土試件進行了在不同加載速率下的單軸循環(huán)加卸載壓縮試驗，并利用SAEU2S聲發(fā)射系統(tǒng)同步監(jiān)測了混凝土破壞過程。本文的具體工作內(nèi)容及主要結(jié)論有以

3、下幾個方面。
　　1）將凍融循環(huán)后的混凝土試件進行了質(zhì)量稱重，分析了混凝土的質(zhì)量損失與凍融循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系。試驗結(jié)果表明，混凝土的質(zhì)量損失隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加先增加后減小，其變化規(guī)律類似于開口向上的拋物線。
　　2）對混凝土試件進行了不同凍融循環(huán)次數(shù)（0次、10次、25次、35次、50次）不同加載速率（10-5/s、5×10-5/s、10-4/s、5×10-4/s、10-3/s）下的循環(huán)加卸載壓縮試驗。對峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)

4、變、彈性模量等物理力學參數(shù)的變化規(guī)律進行了統(tǒng)計分析，分別對比分析了凍融循環(huán)次數(shù)以及應(yīng)變速率對混凝土物理力學參數(shù)的影響。
　　3）對混凝土在歷經(jīng)不同凍融循環(huán)次數(shù)后，在不同應(yīng)變速率作用下的循環(huán)加卸載曲線、外包絡(luò)線進行了特性分析，同時對混凝土在循環(huán)加卸荷全階段的耗散能、彈性應(yīng)變能、塑性應(yīng)變能的變化規(guī)律進行了分析，研究了凍融循環(huán)次數(shù)以及應(yīng)變速率分別對這三種能量的影響。
　　4）構(gòu)建了基于 Weibull統(tǒng)計理論的混凝土材料動態(tài)損傷本

5、構(gòu)模型，并對損傷變量和模型中的材料參數(shù)進行了擬合分析。結(jié)果表明，混凝土損傷特性在峰前服從Weibull統(tǒng)計分布，峰后服從Lognormal統(tǒng)計分布，以這兩個函數(shù)組合的分段函數(shù)來描述混凝土外包絡(luò)線的變化規(guī)律，效果較好。
　　5）構(gòu)建了混凝土在不同凍融循環(huán)次數(shù)、不同應(yīng)變速率作用下的應(yīng)力、應(yīng)變時間曲線與同步聲發(fā)射參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上探索了混凝土在損傷破壞全過程中的能量釋放特性，分析了能量釋放特性隨加載速率變化而變化的規(guī)律，利用