再生混凝土動態(tài)力學(xué)性能研究進展

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、臺風(fēng)、汽車撞擊、輪船撞擊等動荷載撞擊建筑物事件時常發(fā)生，再生混凝土材料受動荷載作用后，材料自身的動態(tài)性能尤為重要，必須加強對其動態(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行加載，測試不同應(yīng)變率下不同取代率再生混凝土材料的動態(tài)力學(xué)性能。

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

國內(nèi)陳肇元[1]首次進行了再生混凝土的動態(tài)抗拉和抗壓力學(xué)性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土在動力性能下，抗壓抗拉強度增加，抗裂荷載值增大。滕驍[2]利用75 mm 分離式霍普金森拉桿，對取代率為0%、25%、50%、75%、100%共5 組再生混凝土試塊，進行動態(tài)直接拉伸實驗，試驗研究再生混凝土的動態(tài)力學(xué)性能及破壞形態(tài)。研究結(jié)果表明：應(yīng)變率增加會增加再生混凝土的抗拉強度，且試件的破壞形態(tài)與應(yīng)變率有關(guān)，此試驗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]對經(jīng)過1%～2%的納米CaCO3或SiO2改造的再生混凝土試件進行霍普金森壓桿試驗研究。研究不同摻量、不同納米顆粒對再生混凝土高應(yīng)變率下的動態(tài)強度變化、沖擊韌性、動態(tài)增長因子、峰值應(yīng)變等性能的影響。研究結(jié)果表明：動態(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度，但當(dāng)納米顆粒含量從1%增加至2%時，再生混凝土受沖擊強度均降低。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，對再生混凝土動態(tài)力學(xué)性能應(yīng)變率敏感性的問題進行研究，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態(tài)力學(xué)和微觀力學(xué)性能。Jian zhuang Xiao[5]對不同再生粗骨料替代率的再生骨料混凝土(RAC) 在準靜態(tài)和高應(yīng)變率荷載作用下的抗壓性能進行了試驗研究。在應(yīng)變速率為10～5/s 的準靜態(tài)試驗中，首先采用了剛性框架伺服液壓機進行應(yīng)變率從101/s 到102/s 的沖擊試驗，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)變速率對破壞形態(tài)、抗壓強度、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]通過對劈裂霍普金森壓力桿(SHPB) 的試驗研究，對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行了綜合評述。所研究的測試參數(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)動態(tài)力學(xué)性能研究進展及展望

通過大量文獻研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土的動態(tài)力學(xué)性能與再生混凝土強度、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態(tài)力學(xué)性能與之相似（強度一致），在低、中強度混凝土應(yīng)用中，再生混凝土材料可以替代普通混凝土材料進行應(yīng)用。