再生混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究進(jìn)展

李顯輝 于曉東

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

1 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究背景

再生混凝土材料作為新型環(huán)保材料，逐步在建筑結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用，而地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、汽車撞擊、輪船撞擊等動(dòng)荷載撞擊建筑物事件時(shí)常發(fā)生，再生混凝土材料受動(dòng)荷載作用后，材料自身的動(dòng)態(tài)性能尤為重要，必須加強(qiáng)對(duì)其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究，目前主要研究方法是利用霍普金森桿進(jìn)行加載，測(cè)試不同應(yīng)變率下不同取代率再生混凝土材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。

2 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)陳肇元[1]首次進(jìn)行了再生混凝土的動(dòng)態(tài)抗拉和抗壓力學(xué)性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土在動(dòng)力性能下，抗壓抗拉強(qiáng)度增加，抗裂荷載值增大。滕驍[2]利用75 mm 分離式霍普金森拉桿，對(duì)取代率為0%、25%、50%、75%、100%共5 組再生混凝土試塊，進(jìn)行動(dòng)態(tài)直接拉伸實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)研究再生混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及破壞形態(tài)。研究結(jié)果表明：應(yīng)變率增加會(huì)增加再生混凝土的抗拉強(qiáng)度，且試件的破壞形態(tài)與應(yīng)變率有關(guān)，此試驗(yàn)研究為再生混凝土的工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。李文貴[3]對(duì)經(jīng)過1%～2%的納米CaCO3或SiO2改造的再生混凝土試件進(jìn)行霍普金森壓桿試驗(yàn)研究。研究不同摻量、不同納米顆粒對(duì)再生混凝土高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度變化、沖擊韌性、動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)因子、峰值應(yīng)變等性能的影響。研究結(jié)果表明：動(dòng)態(tài)荷載下納米改造再生混凝土比未添加該顆粒的再生混凝土具有更高的強(qiáng)度，但當(dāng)納米顆粒含量從1%增加至2%時(shí)，再生混凝土受沖擊強(qiáng)度均降低。納米CaCO3能更好的提高再生混凝土的變形能力和沖擊韌性。崔云璇[4]利用再生混凝土圓骨料模型，對(duì)再生混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能應(yīng)變率敏感性的問題進(jìn)行研究，研究了應(yīng)變率變化范圍在(10-5/s-10-2/s) 下,再生混凝土試件的應(yīng)力—應(yīng)變的變化規(guī)律。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨試件應(yīng)變率的增加，其峰值應(yīng)力、彈性模量E 逐漸增大，基面力元法可以模擬再生混凝土的宏觀動(dòng)態(tài)力學(xué)和微觀力學(xué)性能。Jian zhuang Xiao[5]對(duì)不同再生粗骨料替代率的再生骨料混凝土(RAC) 在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率荷載作用下的抗壓性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在應(yīng)變速率為10～5/s 的準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)中，首先采用了剛性框架伺服液壓機(jī)進(jìn)行應(yīng)變率從101/s 到102/s 的沖擊試驗(yàn)，然后使用了74 毫米直徑霍普金森壓力棒(SHPB) 設(shè)施。研究了應(yīng)變速率對(duì)破壞形態(tài)、抗壓強(qiáng)度、初始彈性模量和峰值應(yīng)變的影響。結(jié)果表明，隨著應(yīng)變速率的增大，混凝土的抗壓強(qiáng)度和初始彈性模量均增大，峰值應(yīng)變與應(yīng)變速率的關(guān)系不明顯。Mohammad[6]通過對(duì)劈裂霍普金森壓力桿(SHPB) 的試驗(yàn)研究，對(duì)不同加筋與不加筋混凝土以及不同加、不加纖維的超高壓混凝土的性能進(jìn)行了綜合評(píng)述。所研究的測(cè)試參數(shù)包括基體成分、溫度條件、試樣尺寸、纖維材料和加載速率。結(jié)果表明，超高性能纖維混凝土(UHPFRC) 是抗沖擊結(jié)構(gòu)中最理想的材料。

3 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究進(jìn)展及展望

通過大量文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與再生混凝土強(qiáng)度、粗骨料取代率等因素有關(guān)，與普通混凝土材料相比，再生混凝土材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與之相似（強(qiáng)度一致），在低、中強(qiáng)度混凝土應(yīng)用中，再生混凝土材料可以替代普通混凝土材料進(jìn)行應(yīng)用。