碳化砂浆轴向冲击动态力学特性与破碎形态分析
发布时间：2020-12-11 17:20
为保证长期使用砂浆在动载作用下的安全性,采用非金属超声波检测仪测量不同碳化龄期试件的纵波波速,引入碳化增强因子η表征碳化深度大小,并利用直径50 mm变截面分离式Hopkinson压杆试验装置开展不同碳化龄期砂浆冲击动态压缩试验,研究碳化后砂浆的动态力学特性与破碎形态,分析砂浆动态应力—应变曲线、峰值应力和破碎形态随碳化龄期变化规律。结果表明:随着碳化龄期的增长,试件波速呈增大趋势,碳化增强因子η增大,碳化深度增加;碳化龄期相同时,砂浆的动态峰值应力、峰值应变都随着冲击气压的增大而增大;冲击气压相同时,砂浆的动态峰值应力随着碳化龄期的增长而增加;试件的破坏形态主要呈现为压碎破坏与劈裂拉伸。
【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020年06期 第153-159页 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
酚酞溶液处理后的试件
表2 超声波检测结果Table 2 Ultrasonic test results 试件编号 长度L/mm 初始声时值/μs 测量声时值/μs 波速/(m·s-1) η TH00-0.25 27.63 3.2 10.4 3 837 1.03 TH00-0.35 25.97 3.2 10.8 3 417 0.92 TH00-0.45 26.47 3.2 10.8 3 767 1.01 TH00-0.55 27.59 3.2 10.4 3 831 1.03 TH03-0.25 23.44 3.2 9.6 3 662 0.99 TH03-0.35 25.56 3.2 9.9 3 993 1.08 TH03-0.45 23.37 3.2 10.0 3 911 1.05 TH03-0.55 28.60 3.2 10.8 3 763 1.01 TH07-0.25 26.10 3.2 10.4 3 625 0.98 TH07-0.35 24.26 3.2 9.6 3 791 1.02 TH07-0.45 26.42 3.2 9.6 4 128 1.11 TH07-0.55 25.21 3.2 10.0 3 707 1.00 TH14-0.25 24.31 3.2 9.2 4 051 1.09 TH14-0.35 25.82 3.2 10.0 3 798 1.02 TH14-0.45 27.70 3.2 10.4 3 848 1.04 TH14-0.55 24.42 3.2 9.2 4 069 1.10 TH28-0.25 27.55 3.2 9.6 4 304 1.16 TH28-0.35 26.71 3.2 9.2 4 451 1.20 TH28-0.45 27.00 3.2 9.6 4 219 1.14 TH28-0.55 23.85 3.2 9.2 3 976 1.07由表2和图2可知,随着碳化期龄的增加,试件的纵波波速和碳化增强因子总体呈随碳化龄期增大趋势。分析原因,碳化会导致砂浆内部整体孔隙率降低,微观结构收缩[15],两端面碳化深度随碳化龄期增加而加深,波速随之增大。
试验采用安徽理工大学冲击动力实验室直径50 mm的变截面SHPB试验装置,如图3所示,试验采用撞击杆长度为0.6 m,入射杆和透射杆长度分别为2.40 m和1.20 m。SHPB装置的撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆均为合金钢,密度为7.8 g/cm3,弹性模量为210 GPa,纵波波速为5 190 m/s,对碳化试件实施冲击压缩试验,采用二波法处理数据。试验前,用游标卡尺测出试件高度和厚度并称重,碳化龄期分别为0,3,7,14,28 d,每个龄期为1组,每组12个试件分别用 0.25,0.35,0.45和 0.55 MPa 4个冲击气压进行试验,每个气压3块试件,并从中选取有效性符合标准要求的结果进行对比分析。在进行SHPB试验时,每次对试件冲击之前应先将撞击杆捣入发射腔至相同位置,并仔细调整入射杆端至发射腔口间的距离,确保在相同气压下撞击杆发射时能获得相同的冲击加载速度。将入射杆、透射杆和砂浆试件三者放置于同一条轴线上并涂抹凡士林耦合,使截面处足够光滑,以降低试件与压杆之间的摩擦作用[16]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]标准碳化环境下基于材料参数的混凝土碳化深度多因素计算模型[J]. 陈正,胡以婵,赵宇飞,余波. 硅酸盐通报. 2019(06)
[2]水泥砂浆应变率效应研究[J]. 杨政文,李金柱,黄风雷. 北京理工大学学报. 2019(06)
[3]长观试件混凝土自然碳化与加速碳化的相关性试验研究[J]. 孙彬,毛诗洋,王景贤,邸小坛,任荣洪. 建筑结构. 2019(09)
[4]不同冲击速度下硬煤的力学特性试验研究[J]. 高强,汪海波,吕闹,宗琦. 中国安全生产科学技术. 2019(01)
[5]应变率对混凝土动态力学特性的影响研究[J]. 雷光宇,李瑞. 建筑结构. 2018(S2)
[6]反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验[J]. 徐善华,李安邦,崔焕平,刘小微. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[7]高应变率下水泥砂浆劈拉强度试验研究[J]. 陈晓洪. 科学技术与工程. 2014(20)
[8]碳化对混凝土微观结构的影响[J]. 元成方,牛荻涛,陈娜,段付珍. 硅酸盐通报. 2013(04)
[9]中国桥梁设计使用年限的研究[J]. 金小川,周宗红,金小安,纪承子. 公路与汽运. 2012(02)
[10]水泥砂浆在围压下的动态力学性能[J]. 薛志刚,胡时胜. 工程力学. 2008(12)
本文编号：2910928
【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020年06期 第153-159页 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
酚酞溶液处理后的试件
表2 超声波检测结果Table 2 Ultrasonic test results 试件编号 长度L/mm 初始声时值/μs 测量声时值/μs 波速/(m·s-1) η TH00-0.25 27.63 3.2 10.4 3 837 1.03 TH00-0.35 25.97 3.2 10.8 3 417 0.92 TH00-0.45 26.47 3.2 10.8 3 767 1.01 TH00-0.55 27.59 3.2 10.4 3 831 1.03 TH03-0.25 23.44 3.2 9.6 3 662 0.99 TH03-0.35 25.56 3.2 9.9 3 993 1.08 TH03-0.45 23.37 3.2 10.0 3 911 1.05 TH03-0.55 28.60 3.2 10.8 3 763 1.01 TH07-0.25 26.10 3.2 10.4 3 625 0.98 TH07-0.35 24.26 3.2 9.6 3 791 1.02 TH07-0.45 26.42 3.2 9.6 4 128 1.11 TH07-0.55 25.21 3.2 10.0 3 707 1.00 TH14-0.25 24.31 3.2 9.2 4 051 1.09 TH14-0.35 25.82 3.2 10.0 3 798 1.02 TH14-0.45 27.70 3.2 10.4 3 848 1.04 TH14-0.55 24.42 3.2 9.2 4 069 1.10 TH28-0.25 27.55 3.2 9.6 4 304 1.16 TH28-0.35 26.71 3.2 9.2 4 451 1.20 TH28-0.45 27.00 3.2 9.6 4 219 1.14 TH28-0.55 23.85 3.2 9.2 3 976 1.07由表2和图2可知,随着碳化期龄的增加,试件的纵波波速和碳化增强因子总体呈随碳化龄期增大趋势。分析原因,碳化会导致砂浆内部整体孔隙率降低,微观结构收缩[15],两端面碳化深度随碳化龄期增加而加深,波速随之增大。
试验采用安徽理工大学冲击动力实验室直径50 mm的变截面SHPB试验装置,如图3所示,试验采用撞击杆长度为0.6 m,入射杆和透射杆长度分别为2.40 m和1.20 m。SHPB装置的撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆均为合金钢,密度为7.8 g/cm3,弹性模量为210 GPa,纵波波速为5 190 m/s,对碳化试件实施冲击压缩试验,采用二波法处理数据。试验前,用游标卡尺测出试件高度和厚度并称重,碳化龄期分别为0,3,7,14,28 d,每个龄期为1组,每组12个试件分别用 0.25,0.35,0.45和 0.55 MPa 4个冲击气压进行试验,每个气压3块试件,并从中选取有效性符合标准要求的结果进行对比分析。在进行SHPB试验时,每次对试件冲击之前应先将撞击杆捣入发射腔至相同位置,并仔细调整入射杆端至发射腔口间的距离,确保在相同气压下撞击杆发射时能获得相同的冲击加载速度。将入射杆、透射杆和砂浆试件三者放置于同一条轴线上并涂抹凡士林耦合,使截面处足够光滑,以降低试件与压杆之间的摩擦作用[16]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]标准碳化环境下基于材料参数的混凝土碳化深度多因素计算模型[J]. 陈正,胡以婵,赵宇飞,余波. 硅酸盐通报. 2019(06)
[2]水泥砂浆应变率效应研究[J]. 杨政文,李金柱,黄风雷. 北京理工大学学报. 2019(06)
[3]长观试件混凝土自然碳化与加速碳化的相关性试验研究[J]. 孙彬,毛诗洋,王景贤,邸小坛,任荣洪. 建筑结构. 2019(09)
[4]不同冲击速度下硬煤的力学特性试验研究[J]. 高强,汪海波,吕闹,宗琦. 中国安全生产科学技术. 2019(01)
[5]应变率对混凝土动态力学特性的影响研究[J]. 雷光宇,李瑞. 建筑结构. 2018(S2)
[6]反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验[J]. 徐善华,李安邦,崔焕平,刘小微. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[7]高应变率下水泥砂浆劈拉强度试验研究[J]. 陈晓洪. 科学技术与工程. 2014(20)
[8]碳化对混凝土微观结构的影响[J]. 元成方,牛荻涛,陈娜,段付珍. 硅酸盐通报. 2013(04)
[9]中国桥梁设计使用年限的研究[J]. 金小川,周宗红,金小安,纪承子. 公路与汽运. 2012(02)
[10]水泥砂浆在围压下的动态力学性能[J]. 薛志刚,胡时胜. 工程力学. 2008(12)
本文编号：2910928
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