【正文】 混凝土標號 0Mpa 5Mpa 10Mpa C21 3 個 3 個 3 個 C22 3 個 3 個 3 個 C23 3 個 3 個 3 個 C24 3 個 3 個 3 個 C25 3 個 3 個 3 個 C26 3 個 3 個 3 個 C27 3 個 3 個 3 個 C28 3 個 3 個 3 個 C29 3 個 3 個 3 個 8 C30 3 個 3 個 3 個 C31 3 個 3 個 3 個 C32 3 個 3 個 3 個 C33 3 個 3 個 3 個 C34 3 個 3 個 3 個 C35 3 個 3 個 3 個 C21 3 個 3 個 3 個 C36 3 個 3 個 3 個 C37 3 個 3 個 3 個 C38 3 個 3 個 3 個 C39 3 個 3 個 3 個 C40 3 個 3 個 3 個 C41 3 個 3 個 3 個 C42 3 個 3 個 3 個 C43 3 個 3 個 3 個 C44 3 個 3 個 3 個 C45 3 個 3 個 3 個 C46 3 個 3 個 3 個 C47 3 個 3 個 3 個 C48 3 個 3 個 3 個 C49 3 個 3 個 3 個 C50 3 個 3 個 3 個 小結 本章主要對 本試驗所制作 混凝土試樣 的 粗細骨料、拌合用水、水 泥 等材料 的選擇標準及物理參數(shù) 進行 說明 。同時闡述混凝土試樣配比設計計算公式和混凝土試樣制作詳細過程。在試驗開始前，対 已鉆好的 圓柱體 Φ50X100混凝土試樣 進行篩選、修補、養(yǎng)護、再修補進行簡單的介紹并測得了 室內溫度 條件下 圓柱體 Φ50X100混凝土試樣的基本物理參數(shù)。詳細 的說明了 TOP INDUSTRIE 自適應全自動巖石三軸試驗機 的工作原理、設備性能及技術參數(shù)等。為后續(xù)試驗提供支持。 9 3 試驗 結論 及 數(shù)據(jù)分析 鋼筋和混凝土這兩種性質完全不同的材料構成了 樁基礎中混凝土結構，它們共同承擔和傳遞 來至 上部 建筑物或構筑物施加 的荷載 ?；炷恋膹姸?等級 和 自身 變形性能是設計 和分析 鋼筋混凝土結構的 基礎 。普通混凝土是以水泥為主要膠凝材料，按照相應的配合比加入細骨料、粗骨料和水，有時還根據(jù)不同的目的添加不同的外加劑。 目前國內 外通過大量的試驗研究表明混凝土材料不是一種線彈性材料 （非線彈性材料） ，其應力 應變的曲線關系現(xiàn)在已經(jīng)有很多的研究成果。 許多規(guī)范上都給出了 混凝土 彈性模量 Ec 的常值 ，此 Ec 值只能用以分析混凝土結構在受力初期彈性階段的應力 應變關系，但是混凝土在受壓情況下的受壓去塑性變形、 鋼筋屈服和混凝土達到抗壓強度后的應力下降等一些列曲 線變形都無法有單一的彈性模量值來解釋。因此需要用曲線上的特殊點和線來對混凝土受壓性能變化全過程曲線進行描述。 畫出混凝土受壓應力 應變曲線，其原點處的切線 所確定的斜率即為原點模量 E0（也就是規(guī)范中所說的彈性模量 Ec、）；曲線上任一點的切線所確定的斜率即為該點的 切線模量 Es；原點與曲線上任一一點的割線所確定的斜率即為該點的 割線模量 Es’；原點沿著環(huán)向應變曲線所做切線的斜率即為 切線泊松比 ν。 通過以上幾個模量參數(shù)可以很好的描述混凝土的應力 應變曲線。 規(guī)范上 所采用的圓柱體試塊尺寸 一般為 Φ100X200mm、Φ150X300mm、 Φ200X400mm 三種 ， 其高度是直徑的 2 倍 [3]。本試驗所采用的混凝土試 樣 直徑為 Φ50mm，其高度為 100mm， 直徑 與高度之比為 [5]。 通過大量 試驗 表明試驗方法和所選用的試驗機械對 混凝土的抗壓強度有 相當 大的影響。試 樣 在試驗 過程中 單相受壓時， 試樣軸 向 壓縮 ， 環(huán) 向 擴張 ，由于混凝土與TOP INDUSTRIE 自適應全自動巖石三軸試驗機 墊 片 力學性能 存在差異 ， TOP INDUSTRIE自適應全自動巖石三軸試驗機 墊 片 的 環(huán) 向 應變 明顯小于混凝土的 環(huán) 向 應變 。墊 片 通過其接觸面上的摩擦力約束混凝土試件的 環(huán) 向 應 變 ， 導致 墊 片 附近混凝土 試樣 處于非單軸受壓狀態(tài)，離墊板越近 環(huán)向 約束越大，混凝土破壞時形成兩個對頂?shù)慕清F形破壞面，抗壓強度的試驗值比沒有約束的情況高。 為減小混凝土試件與 三軸試驗機 墊 片 之間的摩擦力 ， 在 混凝土 試 樣兩端 表面涂一些 潤滑油（本試驗采用的是液壓油） ， 可以近似的看作環(huán) 向變形 不受約 束，整個試件近似處于單向受壓狀態(tài)，將沿平行于壓力的作用方向產生 條 形 裂縫而破壞 [6]。 混凝土單軸試驗 混凝土單軸試驗理論 10 許多學者和工程師們所做的 混凝土強度試驗 研究 成果 表明， 試 樣 形狀 及試樣 尺寸對 混凝土抗壓強度 實測 值 有較大的 影響。 雖然同種強度混凝土 采用的試 樣 形狀和 試樣尺寸不同時，混凝土 試樣 的破壞過程和形態(tài) 大致 相同，但得到的抗壓強度 實測值 值因試件受力條件不同和尺寸效應而有所差別。 大量試驗研究指出混凝土試樣的 尺寸越小， 其 測得的強度值越高 ； 加載速度對混凝土試 樣 強度也有影響，加載速度 越 快，測得的強度值越高 ；混凝土 成型后的齡期及混凝土 試樣 所處環(huán)境 對 混凝土 試樣 的強度 也有一定的影響 ，混凝土的抗壓強度隨著混凝土齡期的增長而增長，增長速度開始較快，后來逐漸變慢 。 混凝土 試樣 單軸受壓的應力 應變 本構 關系 對 研究混凝土結構的 抗壓 強度和 受力變形 都是很重要的依據(jù) ， 同時也 是 二軸及三 軸混凝 應力 應變本構關系 研究的基礎。本試驗 采用 單調加載 方式，即 荷載從 初始值 開始單調增加至試件破壞。在本試驗儀器上測得混凝土應力 應變的上升段。如圖 所示 A 點為比例極限點（ ~），此時混凝土內部 應力較小， 骨料和水泥石的接觸面上形成了微裂隙，這是由 粗細 骨料和水泥結晶體受力產生的彈性變形 引起的，因此微裂隙又稱為粘結裂隙 [5]。 圖 混凝土應力 應變曲線 隨著應力 逐漸 增大， 混凝土試樣中的 水泥凝膠體 出現(xiàn) 塑性變形， 微裂縫 逐漸發(fā)育并伴隨著 新裂縫的出現(xiàn)，混 凝土表現(xiàn)出明顯的塑 性 性能 。 如圖 （混凝土應力 應變曲線）所示 B 點為階段臨界點（ ?c ~ ?c），此點可作為混凝土長期荷載作用下抗壓強度 值 。 在 B 點處混凝土 試 樣 中 存在 的彈性應變能 大于 裂隙 發(fā)展所需的能量，從而形成裂 隙 快速 擴展，這時裂隙處于 不穩(wěn)定狀態(tài) ， 直至 極限 點 C。 雖然在 這一階段的應力 值變化 不大， 但是 裂縫發(fā)展迅速，變形速度加快。這 時 的峰值應力 σpeak 就 作為混凝土 的 抗壓強度 ?c， ， 峰值應力 σpeak 對應的 應變稱為峰值軸向應變 εpeak。 11 許多研究人員 及工程師 為了 分析混凝土結構的真實受力情況，需 要準確的繪制混凝土受壓應力 應變關系曲線，為了 擬合 出 混凝土受壓應力 應變 關系 曲線，提出了 不同的 曲線方程 的 數(shù)學表達式 。其中比較簡單實用，也是目前較常用的有美國 Hognestad建議的方程和德國 Rusch 建議的方程。為本試驗測得的是上升段的試驗數(shù)據(jù)所以只列出了兩個建議方程的上升段部分。 Hognestad應力 應變曲線 建議方程 和 Rusch應力 應變曲線 建議方程兩者的 上升段相同，即： 上升段： ε ≤ εp 時 ： σ = ?c [ 2ε / εp ( ε / εp )2 ] （ ） 在研究 混凝土結構 的應力分布中， 以下 幾種 模量 分析研究不可缺少的 參數(shù) ， 歐洲國際混凝土委員會 CEB 和國際預應力混凝土協(xié)會 FIP 中 提到過 峰值應力 σpeak 與 峰值軸向應變 εpeak 的比值 的意義。其實 峰值應力 σpeak 與 峰值軸向應變 εpeak 的比值在混凝土的應力 應變關系曲線圖上相對其他幾種模量可以直觀的確定 。 本文將 峰值應力σpeak 與 峰值軸向應變 εpeak 的比值定義為一種特殊的變形模量即視模量。視模量的關系式將在下面給出。 混凝土的彈性模量 此處所說的混凝土的彈性模量 實質上是混凝土的初始彈性模量，它與混凝土彈性模量在數(shù)值上近似相等?；炷?在 混凝土 試樣單軸試驗的 應力 應變 關系 曲線 上做 原點 處 的切線 ，此切線的 斜率即 可看做 混凝土的 初始 彈性模量 E0（ 原點切線模量 ） 如圖 所示 ， OA 直線的斜率， OA 與 x軸的夾角為 α0， E0 的計算公式見式 ： E0 = tanα0 （ ） 式中： α0 為 圖 中直線 OA 與 x軸的夾角。 中國建筑科學研究院 對混凝土試驗塊做了 大量試驗 來研究分析混凝土彈性模量 ，給出了混凝土彈性模量 與相應的立方體抗壓強度標準值 ?cu之間的關系： E0 = 105 / ( + / ?cu,k ) （ ） 歐洲國際混凝土委員會 CEB 和國際預應力混凝土協(xié)會 FIP 也給出了 混凝土彈性模量與相應的 圓柱 體抗壓強度標準值 ?c 之間的關系 式。其關系式與中國建筑科學研究院給出的關系式還是有一定的差異 [5]。 混凝土的切線模量 隨著 應力 的 逐漸 大 混凝土 已 進入 了下一階段（即 彈塑性階段 ） ， 起先的變形模量（ 初始的彈性模量 E0） 已不能 準確 反映這時的混凝土 試樣 的應力 應變 關系 。 因此應采用切線模量 Es 來反映混凝土的 應力 應變情況 ， 如 在應力 應變曲線 圖 上 所示，在 曲線 上 任一點處做切線 NM， 直線 NM 的斜率即為該點的切線模量，記為 Es， 表達式為 : 12 Es = tan α = dσ / dε （ ） 混凝土的切線模量是一個 隨著混凝土 強度等級 增大而減小 的 變值 。應力很小時，其值與混凝土的 初始 彈性模量近似相等；而在應力 應變曲線的峰值點，其值為零。在混凝土應力 應變關系曲線的上升段，切線模量為正值 。 混凝土的割線模量 對于這個變形模量，規(guī)范及許多學者 已 給出了 很 明確的概念 [68]。 原點 O 至曲線任一點 B 處 直線 OB的斜率，稱為任意點的割線模量 Es’或變形模量。它的表達式為： Es’ = tan α1 = λE0 () 式中： λ 為混凝土的受壓變形塑形系數(shù) 。 λ 與混凝土所受應力的大小有關，其值可由應力 應變曲線方程計算確定，它隨應變的增大而單調減小 [7]。 混凝土視模量 混凝土應力 應變關系曲線上可以準確的確定 峰值應力 σpeak 的值和 峰值軸向應變εpeak 的值。視模量實際上就是 混凝土軸向 應力達到 峰值應力 σpeak 與其對應的 軸向 應變（ 峰值軸向應變 εpeak） 時的坐標與原點 O 連線 OC 所確定斜率。公式如 ： EL= tan α2 = σpeak / εpeak （ ） 不同圍壓下不同強度等級混凝土對應的最大軸向（偏壓）應力 軸向應變關系曲線 見圖 。 樁身混凝土 圍壓為 0MPa 時試驗數(shù)據(jù) 圍壓為 0MPa 時混凝土試驗應力 應變關系曲線圖如下： 圖 C21 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C22 混凝土應力 應變關系曲線 13 圖 C23 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C24 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C25 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C26 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C27 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C28 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C29 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C30 混凝土應力 應變關系曲線 14 圖 C31 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C32 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C33 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C34 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C35 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C36 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C37 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C38 混凝土應力 應變關系曲線 15 圖 C39 混凝土應力 應變關系曲線 圖 C40