动荷载作用下自由水对混凝土力学性能的影响

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yongqiangdd
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混凝土结构经常在水环境中工作,如大坝、多雨地区的铁路轨道板。环境中的自由水会因为水压和毛细作用进入混凝土内部进而形成湿态混凝土。水环境中工作的混凝土结构在其工作过程中有可能遭遇地震和爆炸等动荷载作用。为了揭示动荷载作用下水环境中混凝土的损伤规律与损伤机制,本文使用真空饱水法快速制备含水混凝土试件,开展不同孔隙水饱和度(0%、50%和100%)的混凝土试件在不同加载速率(10-5s-1、10-4s-1、10-3s-1和102s-1)下的力学性能试验研究,探索孔隙液粘性对混凝土力学性能的影响,分析含水混凝土率效应增加机理。主要取得了以下一些研究成果:(1)真空饱水法可以使混凝土试件快速达到饱和状态,CT结果显示自由水在混凝土试件内部分布较为均匀,混凝土孔隙率在真空饱水前后没有变化。因此真空饱水法更适用于揭示水这一单因素对混凝土力学性能影响的试验研究。(2)无论拟静态还是动态加载,混凝土的强度均随着孔隙水饱和度的增加而减小,不论干燥或是饱水情况,混凝土均具有应变率效应,并且含水混凝土比干燥混凝土具有更强的应变率敏感性。与前人试验比较表明,本文通过真空饱水法能够去除混凝土二次水化等其他因素的影响,获得不同于前人的试验结果。(3)混凝土动态强度随着孔隙液粘性的呈线性增长趋势,验证了动态荷载作用下自由水对混凝土的粘性有益作用,即Stefan效应。不同含水状态的混凝土动力强度可以分解为干燥静力强度、水的削弱部分、惯性项、水的粘性有益作用。湿态混凝土动力强度的增加主要由惯性作用和水的粘性有益作用提供。(4)根据断裂力学理论,水的Stefan效应会减小混凝土裂纹面有效劈拉应力,进而延长混凝土裂纹强度因子达到断裂韧度的时间,外化表现为混凝土的强度增加,提高了混凝土动力抗压强度增强系数。
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