兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 2932-2943.doi: 10.12382/bgxb.2022.1019
收稿日期:
2022-11-02
上线日期:
2023-10-30
通讯作者:
基金资助:
NING Jianguo, YANG Shuai, LI Yuhui, XU Xiangzhao*()
Received:
2022-11-02
Online:
2023-10-30
摘要:
混凝土材料的力学性能与养护环境紧密相关,受施工环境的限制,部分混凝土构件需要在高海拔、高寒等低温环境下浇筑成型。为研究低温/常温养护下混凝土的力学性能和抗爆能力,开展多组低温/常温养护下混凝土材料的单轴抗压测试试验。结合单轴抗压测试试验结果引入与养护时间相关的损伤演化函数,修正塑性流动因子,并建立低温/常温养护下混凝土的本构模型。通过混凝土的爆炸冲击试验对比常温养护和低温养护下混凝土的抗爆性能。研究结果表明:低温养护下混凝土材料的抗压强度约为常温养护下的34.6%~56.8%,且混凝土的抗压强度与养护时间呈正相关关系,与试件内部含水率呈负相关关系;新建立的混凝土本构模型可以对低温/常温养护下混凝土的力学性能进行有效预测;低温养护成型后混凝土的抗爆性能有所降低,但仍具有明显的抗爆能力。
中图分类号:
宁建国, 杨帅, 李玉辉, 许香照. 低温/常温养护下混凝土的本构模型和抗爆试验[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 2932-2943.
NING Jianguo, YANG Shuai, LI Yuhui, XU Xiangzhao. Constitutive Model and Blast Resistance Test of Concrete under Low/Room Temperature Curing[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(10): 2932-2943.
试件 编号 | 试件 质量/g | 试件尺寸 (长×宽×高)/ mm3 | 抗压 强度/ MPa | 标准抗 压强度/ MPa | 平均抗 压强度/ MPa |
---|---|---|---|---|---|
30-1 | 2288 | 99×99×101 | 26.28 | 24.97 | |
30-2 | 2289 | 99×100×99 | 29.38 | 27.91 | |
30-3 | 2265 | 99×101×99 | 30.91 | 29.36 | |
30-4 | 2242 | 100×100×100 | 29.60 | 28.12 | 29.40 |
30-5 | 2291 | 98×100×100 | 31.87 | 30.28 | |
30-6 | 2230 | 98×102×97 | 29.74 | 28.25 | |
30-7 | 2231 | 100×101×99 | 36.80 | 34.96 | |
30-8 | 2267 | 99×100×100 | 33.01 | 31.36 |
表1 常温养护下混凝土的抗压强度
Table 1 Compressive strength of concrete undernormal temperature curing
试件 编号 | 试件 质量/g | 试件尺寸 (长×宽×高)/ mm3 | 抗压 强度/ MPa | 标准抗 压强度/ MPa | 平均抗 压强度/ MPa |
---|---|---|---|---|---|
30-1 | 2288 | 99×99×101 | 26.28 | 24.97 | |
30-2 | 2289 | 99×100×99 | 29.38 | 27.91 | |
30-3 | 2265 | 99×101×99 | 30.91 | 29.36 | |
30-4 | 2242 | 100×100×100 | 29.60 | 28.12 | 29.40 |
30-5 | 2291 | 98×100×100 | 31.87 | 30.28 | |
30-6 | 2230 | 98×102×97 | 29.74 | 28.25 | |
30-7 | 2231 | 100×101×99 | 36.80 | 34.96 | |
30-8 | 2267 | 99×100×100 | 33.01 | 31.36 |
养护天数/d | 质量损失/g | 含水率降幅/% | 抗压强度/MPa |
---|---|---|---|
0 | 0 | 11.67 | |
28(低温) | 0 | 0 | 8.57 |
0 | 0 | 10.25 | |
92 | 4.06 | 11.70 | |
40(常温) | 63 | 2.63 | 13.33 |
66 | 2.79 | 13.61 | |
74 | 3.19 | 14.64 | |
47(常温) | 78 | 3.30 | 14.63 |
95 | 4.08 | 14.50 | |
57(常温) | 121 | 5.33 | 14.68 |
125 | 5.52 | 14.67 | |
147 | 6.17 | 17.99 | |
71(常温) | 141 | 5.95 | 15.82 |
149 | 6.13 | 17.95 | |
167 | 6.62 | 16.50 | |
85(常温) | 180 | 7.62 | 15.43 |
169 | 6.78 | 16.86 | |
99(常温) | 179 | 7.05 | 16.06 |
183 | 7.42 | 17.41 |
表2 不同养护天数下试件参数变化
Table 2 Variation of specimen parameters under different curing days
养护天数/d | 质量损失/g | 含水率降幅/% | 抗压强度/MPa |
---|---|---|---|
0 | 0 | 11.67 | |
28(低温) | 0 | 0 | 8.57 |
0 | 0 | 10.25 | |
92 | 4.06 | 11.70 | |
40(常温) | 63 | 2.63 | 13.33 |
66 | 2.79 | 13.61 | |
74 | 3.19 | 14.64 | |
47(常温) | 78 | 3.30 | 14.63 |
95 | 4.08 | 14.50 | |
57(常温) | 121 | 5.33 | 14.68 |
125 | 5.52 | 14.67 | |
147 | 6.17 | 17.99 | |
71(常温) | 141 | 5.95 | 15.82 |
149 | 6.13 | 17.95 | |
167 | 6.62 | 16.50 | |
85(常温) | 180 | 7.62 | 15.43 |
169 | 6.78 | 16.86 | |
99(常温) | 179 | 7.05 | 16.06 |
183 | 7.42 | 17.41 |
试验 | E/GPa | σs0/MPa | εm | σm/MPa |
---|---|---|---|---|
T28 | 6.035 | 10.876 | 2.4×10-3 | 12.281 |
T57 | 11.276 | 12.146 | 1.6×10-3 | 15.405 |
T85 | 19.724 | 14.708 | 1.2×10-3 | 17.368 |
表3 不同养护时间下的混凝土材料参数
Table 3 Parameters of concrete materials after subjecting to different lengths of curing
试验 | E/GPa | σs0/MPa | εm | σm/MPa |
---|---|---|---|---|
T28 | 6.035 | 10.876 | 2.4×10-3 | 12.281 |
T57 | 11.276 | 12.146 | 1.6×10-3 | 15.405 |
T85 | 19.724 | 14.708 | 1.2×10-3 | 17.368 |
试验 | a | b | η | h | np |
---|---|---|---|---|---|
T28 | 102.34 | 2.69 | 3.74×10-5 | 5.78×103 | |
T57 | 192.56 | 2.03 | 2.25×10-5 | 6.12×103 | 2.1 |
T85 | 289.47 | 1.78 | 2.18×10-5 | 6.47×103 |
表4 本构模型中的参数
Table 4 Parameters in the concrete constitutive model
试验 | a | b | η | h | np |
---|---|---|---|---|---|
T28 | 102.34 | 2.69 | 3.74×10-5 | 5.78×103 | |
T57 | 192.56 | 2.03 | 2.25×10-5 | 6.12×103 | 2.1 |
T85 | 289.47 | 1.78 | 2.18×10-5 | 6.47×103 |
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doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.124419 URL |
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