三轴作用下塑性混凝土应力应变特性试验

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1、第37卷第2期人民黄河Vo1．37．No．22015年2月YELLOWRIVERFeb．，2015【工程建设管理】三轴作用下塑性混凝土应力应变特性试验常芳芳，刘璐璐，宋力，(1．黄河水利科学研究院，河南郑州450003；2．水利部堤防安全-9病害防治工程技术研究中心，河南郑州450003；3．华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州450011)摘要：为了分析塑性混凝土的应力应变关系，设计了2组配合比浇筑18个圆柱体试件进行三轴试验，得到了试件的工程应力应变曲线。通过分析工程应力应变曲线的特性修正了工程应力应变曲线，并分析了不同配合比下塑性混凝土峰值应力、割线模量与围压的相关关系。结果表明：围

2、压作用下的应力应变曲线在弹性阶段后表现出明显的应变硬化特征，随着应力的不断增加，应变增大，待应变增加到10左右后，应力基本保持不变，即没有峰值应力，并且应力应变曲线几乎没有下降段；通过面积修正法对试验数据进行修正，修正后的应力应变曲线比较符合实际；提出了三轴作用下应力应变曲线修正后上升段曲线的本构关系模型，拟合程度达到99．5％。关键词：围压；塑性混凝土；应力应变；本构模型中图分类号：TV431；TV554文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．02．035塑性混凝土是用膨润土或黏土代替普通混凝土中表1塑性混凝土的配合比的部分水泥后按一定配比拌和凝结而

3、成的一种介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料。塑性混凝土大多用于大坝工程、大坝围堰工程、大坝除险加固工程及结构基础工程中，对于塑性混凝土的研究，国内外的学1．2试验方法者¨主要研究的是单向轴力作用下的基本力学指按照上述2组配合比，浇筑300mm(直径)×700mm(高)的圆柱体试件，每组配合比均浇筑9个，每组标，而在实际的塑性混凝土结构工程中，塑性混凝土防试件中3个进行轴心抗压强度试验，另外6个分别进渗墙均受到周围土体压力，这使得塑性混凝土处于三行围压为0、0．2和0．4的抗压强度试验。轴应力状态。关于三轴应力状态下塑性混凝土强度和采用强制式搅拌机拌和，振捣棒振捣成型，试模成变形的研究不多，王

4、四巍研究了三轴应力下塑性混型静置48h后拆模，并移至标准养护室养护，养护至凝土的强度破坏准则及塑性混凝土应力应变曲线特28d龄期后进行试验。将养护好的试件在承台上安征，分析峰值前后两个阶段塑性混凝土变形性质，研究放到位后，把橡皮膜(防止水侵蚀试件，并且便于施加真三轴应力下塑性混凝土扩容现象，并进一步研究常围压)绑扎在上下透水承压板上，盖上防护罩后注水规三轴应力下塑性混凝土的本构关系等一系列问题。施加围压。随之以0．2mm／min的加荷速度进行三轴笔者研究了三轴作用下试件的工程应力应变曲线的特试验(围压分别为0、0．2、0．4MPa)，并记录轴向压力征，通过对工程应变的修正，确定与实际相符的试验

5、数和轴向位移，以峰值强度作为破坏标准。据，并提出上升段曲线的本构模型。2试验结果分析1原材料配合比与试验方法2．1工程应力应变的曲线特征1．1原材料与配合比由图1可以看出，围压作用下塑性混凝土应力应变曲线与无围压时应力应变曲线不同，围压作用下应水泥采用河南孟电生产的P·O32．5号普通硅酸盐水泥；细骨料为河砂，级配曲线位于Ⅱ区，属于中砂；收稿日期：2014—09—11基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项粗骨料为粒径5～25mm的石灰岩碎石，级配连续；水(HKY—JBYW一2013—10)。采用自来水；膨润土采用四川乐山生产的钠质膨润土。作者简介：常芳芳(1986一)，女，河北阜城人

6、，工程师，主要从事安全评价、工程检测等方面的工作。塑性混凝土的配合比见表1。E—mail：ssrf557@qq．tom·】33·人民黄河2015年第2期力应变曲线在弹性阶段后表现出明显的应变硬化特征，随着应力的不断增加，应变增大，待应变增加到1O左右后，应力基本保持不变，即没有峰值应力，并且几乎没有下降段；无围压作用下在试件自身缺陷(振捣、搬运等因素)的影响下，应力应变曲线在初始加载段出现了反弯点，应力最大值较普通混凝土的小，51015202530应变门0(a)围压为2MPa(b)围压为04NPa所对应的应变较普通混凝土的大，而围压作用下的曲图3配合比Ⅱ修正后的应力应变曲线线因围压的存在可以消

7、除一部分由试件缺陷造成的影对修正后的数据进行统计，得出不同配合比、围压响而避免了反弯点的出现，应力值相应增加，应变变下的峰值应力值和割线模量值，见表2。利用通过原小；相同配合比下的塑性混凝土，围压越高曲线的上升点和峰值点的割线模量来表征三轴应力下塑性混凝土段越陡越长；不同配合比下的塑性混凝土，在相同围压上升段的变形特征J。以3个试件测定值的算术平均作用下，强度高的，曲线的曲率比较小，并且曲线的最值