冻融循环作用对混凝土冲击压缩性能影响试验研究

发布时间：2020-08-22 19:35

【摘要】：混凝土作为一种常用的建筑材料,在寒冷地区的工程建设时,会经常处于冻融循环的工程环境中。在开发隧道、矿井等深部地下工程时,随着埋深的不同,岩体内部会产生不同强度等级的地应力,作为衬砌材料的混凝土又会受到复杂的围压作用。此外爆破产生的冲击荷载、坝体受到的动水压力,交通荷载等也是混凝土经常面临的动荷载作用。长期以来,学者们主要研究混凝土的静力学性能,对极端温度下的动力学性能特别是处于复杂围压下的力学性能研究较少。所以本文考虑冻融循环作用、围压作用以及高应变率,对混凝土展开的力学性能研究可以为寒区工程建设提供一定的理论依据。本文以C35混凝土为研究对象,利用SHPB试验系统,对经历不同冻融循环次数的混凝土试件系统地展开动力抗压试验研究。通过对比分析应力-应变曲线,分析了峰值应力、峰值应变和应变率与冻融循环次数的关系;最后进行破碎筛分试验,分析破碎块体的分形维数,揭示了单轴冲击荷载作用下混凝土试件的破碎规律,并且从能量角度,分析混凝土宏观破碎状态与能量吸收之间的关系。全文主要研究内容和结论如下:(1)对混凝土试件进行冻融循环试验,观察和记录经历不同冻融循环次数后混凝土试件裂纹发育现象,分析基本物理量变化。研究表明:冻融循环过程中,随着冻融循环次数的增加,试件的质量损失率、体积增长率、孔隙率一直在增加。在冻融循环50次后,试件损坏较严重。(2)对冻融循环后的试件进行单轴和主动围压及三种应变率下冲击压缩试验,分析比较应力-应变曲线,揭示了冻融循环次数、加载速率和围压等因素对冲击压缩性能的影响规律。研究表明:峰值应力具有明显的应变率强化效应,冻融循环对混凝土的力学性能具有劣化作用,随着冻融循环次数的增加,峰值应力降低;围压作用可以提高试件的力学性能,同样的加载速率和冻融循环次数下,试件的破坏程度减小。(3)对单轴冲击后的破碎块体进行筛分试验,分析块体的分形维数,揭示了分形维数与冻融循环次数之间的规律,研究表明:分形维数越大,破碎程度越大;从能量的角度研究了混凝土受单轴冲击荷载过程中各阶段能量的耗散规律,表明混凝土破碎过程中,随着加载速率的增加,吸收能越大;随着冻融循环次数的增加,吸收能越小。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528
【图文】：

技术路线图

混凝土试件制作所用仪器

切割打磨好的试件

【参考文献】

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本文编号：2801061