碳化砂漿軸向沖擊動態(tài)力學特性與破碎形態(tài)分析
發(fā)布時間：2020-12-11 17:20
為保證長期使用砂漿在動載作用下的安全性,采用非金屬超聲波檢測儀測量不同碳化齡期試件的縱波波速,引入碳化增強因子η表征碳化深度大小,并利用直徑50 mm變截面分離式Hopkinson壓桿試驗裝置開展不同碳化齡期砂漿沖擊動態(tài)壓縮試驗,研究碳化后砂漿的動態(tài)力學特性與破碎形態(tài),分析砂漿動態(tài)應力—應變曲線、峰值應力和破碎形態(tài)隨碳化齡期變化規(guī)律。結果表明:隨著碳化齡期的增長,試件波速呈增大趨勢,碳化增強因子η增大,碳化深度增加;碳化齡期相同時,砂漿的動態(tài)峰值應力、峰值應變都隨著沖擊氣壓的增大而增大;沖擊氣壓相同時,砂漿的動態(tài)峰值應力隨著碳化齡期的增長而增加;試件的破壞形態(tài)主要呈現(xiàn)為壓碎破壞與劈裂拉伸。
【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學技術. 2020年06期 第153-159頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
酚酞溶液處理后的試件
表2 超聲波檢測結果Table 2 Ultrasonic test results 試件編號 長度L/mm 初始聲時值/μs 測量聲時值/μs 波速/(m·s-1) η TH00-0.25 27.63 3.2 10.4 3 837 1.03 TH00-0.35 25.97 3.2 10.8 3 417 0.92 TH00-0.45 26.47 3.2 10.8 3 767 1.01 TH00-0.55 27.59 3.2 10.4 3 831 1.03 TH03-0.25 23.44 3.2 9.6 3 662 0.99 TH03-0.35 25.56 3.2 9.9 3 993 1.08 TH03-0.45 23.37 3.2 10.0 3 911 1.05 TH03-0.55 28.60 3.2 10.8 3 763 1.01 TH07-0.25 26.10 3.2 10.4 3 625 0.98 TH07-0.35 24.26 3.2 9.6 3 791 1.02 TH07-0.45 26.42 3.2 9.6 4 128 1.11 TH07-0.55 25.21 3.2 10.0 3 707 1.00 TH14-0.25 24.31 3.2 9.2 4 051 1.09 TH14-0.35 25.82 3.2 10.0 3 798 1.02 TH14-0.45 27.70 3.2 10.4 3 848 1.04 TH14-0.55 24.42 3.2 9.2 4 069 1.10 TH28-0.25 27.55 3.2 9.6 4 304 1.16 TH28-0.35 26.71 3.2 9.2 4 451 1.20 TH28-0.45 27.00 3.2 9.6 4 219 1.14 TH28-0.55 23.85 3.2 9.2 3 976 1.07由表2和圖2可知,隨著碳化期齡的增加,試件的縱波波速和碳化增強因子總體呈隨碳化齡期增大趨勢。分析原因,碳化會導致砂漿內(nèi)部整體孔隙率降低,微觀結構收縮[15],兩端面碳化深度隨碳化齡期增加而加深,波速隨之增大。
試驗采用安徽理工大學沖擊動力實驗室直徑50 mm的變截面SHPB試驗裝置,如圖3所示,試驗采用撞擊桿長度為0.6 m,入射桿和透射桿長度分別為2.40 m和1.20 m。SHPB裝置的撞擊桿、入射桿、透射桿和吸收桿均為合金鋼,密度為7.8 g/cm3,彈性模量為210 GPa,縱波波速為5 190 m/s,對碳化試件實施沖擊壓縮試驗,采用二波法處理數(shù)據(jù)。試驗前,用游標卡尺測出試件高度和厚度并稱重,碳化齡期分別為0,3,7,14,28 d,每個齡期為1組,每組12個試件分別用 0.25,0.35,0.45和 0.55 MPa 4個沖擊氣壓進行試驗,每個氣壓3塊試件,并從中選取有效性符合標準要求的結果進行對比分析。在進行SHPB試驗時,每次對試件沖擊之前應先將撞擊桿搗入發(fā)射腔至相同位置,并仔細調(diào)整入射桿端至發(fā)射腔口間的距離,確保在相同氣壓下撞擊桿發(fā)射時能獲得相同的沖擊加載速度。將入射桿、透射桿和砂漿試件三者放置于同一條軸線上并涂抹凡士林耦合,使截面處足夠光滑,以降低試件與壓桿之間的摩擦作用[16]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]標準碳化環(huán)境下基于材料參數(shù)的混凝土碳化深度多因素計算模型[J]. 陳正,胡以嬋,趙宇飛,余波. 硅酸鹽通報. 2019(06)
[2]水泥砂漿應變率效應研究[J]. 楊政文,李金柱,黃風雷. 北京理工大學學報. 2019(06)
[3]長觀試件混凝土自然碳化與加速碳化的相關性試驗研究[J]. 孫彬,毛詩洋,王景賢,邸小壇,任榮洪. 建筑結構. 2019(09)
[4]不同沖擊速度下硬煤的力學特性試驗研究[J]. 高強,汪海波,呂鬧,宗琦. 中國安全生產(chǎn)科學技術. 2019(01)
[5]應變率對混凝土動態(tài)力學特性的影響研究[J]. 雷光宇,李瑞. 建筑結構. 2018(S2)
[6]反復荷載作用下碳化混凝土應力-應變關系試驗[J]. 徐善華,李安邦,崔煥平,劉小微. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2015(12)
[7]高應變率下水泥砂漿劈拉強度試驗研究[J]. 陳曉洪. 科學技術與工程. 2014(20)
[8]碳化對混凝土微觀結構的影響[J]. 元成方,牛荻濤,陳娜,段付珍. 硅酸鹽通報. 2013(04)
[9]中國橋梁設計使用年限的研究[J]. 金小川,周宗紅,金小安,紀承子. 公路與汽運. 2012(02)
[10]水泥砂漿在圍壓下的動態(tài)力學性能[J]. 薛志剛,胡時勝. 工程力學. 2008(12)
本文編號：2910928
【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學技術. 2020年06期 第153-159頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
酚酞溶液處理后的試件
表2 超聲波檢測結果Table 2 Ultrasonic test results 試件編號 長度L/mm 初始聲時值/μs 測量聲時值/μs 波速/(m·s-1) η TH00-0.25 27.63 3.2 10.4 3 837 1.03 TH00-0.35 25.97 3.2 10.8 3 417 0.92 TH00-0.45 26.47 3.2 10.8 3 767 1.01 TH00-0.55 27.59 3.2 10.4 3 831 1.03 TH03-0.25 23.44 3.2 9.6 3 662 0.99 TH03-0.35 25.56 3.2 9.9 3 993 1.08 TH03-0.45 23.37 3.2 10.0 3 911 1.05 TH03-0.55 28.60 3.2 10.8 3 763 1.01 TH07-0.25 26.10 3.2 10.4 3 625 0.98 TH07-0.35 24.26 3.2 9.6 3 791 1.02 TH07-0.45 26.42 3.2 9.6 4 128 1.11 TH07-0.55 25.21 3.2 10.0 3 707 1.00 TH14-0.25 24.31 3.2 9.2 4 051 1.09 TH14-0.35 25.82 3.2 10.0 3 798 1.02 TH14-0.45 27.70 3.2 10.4 3 848 1.04 TH14-0.55 24.42 3.2 9.2 4 069 1.10 TH28-0.25 27.55 3.2 9.6 4 304 1.16 TH28-0.35 26.71 3.2 9.2 4 451 1.20 TH28-0.45 27.00 3.2 9.6 4 219 1.14 TH28-0.55 23.85 3.2 9.2 3 976 1.07由表2和圖2可知,隨著碳化期齡的增加,試件的縱波波速和碳化增強因子總體呈隨碳化齡期增大趨勢。分析原因,碳化會導致砂漿內(nèi)部整體孔隙率降低,微觀結構收縮[15],兩端面碳化深度隨碳化齡期增加而加深,波速隨之增大。
試驗采用安徽理工大學沖擊動力實驗室直徑50 mm的變截面SHPB試驗裝置,如圖3所示,試驗采用撞擊桿長度為0.6 m,入射桿和透射桿長度分別為2.40 m和1.20 m。SHPB裝置的撞擊桿、入射桿、透射桿和吸收桿均為合金鋼,密度為7.8 g/cm3,彈性模量為210 GPa,縱波波速為5 190 m/s,對碳化試件實施沖擊壓縮試驗,采用二波法處理數(shù)據(jù)。試驗前,用游標卡尺測出試件高度和厚度并稱重,碳化齡期分別為0,3,7,14,28 d,每個齡期為1組,每組12個試件分別用 0.25,0.35,0.45和 0.55 MPa 4個沖擊氣壓進行試驗,每個氣壓3塊試件,并從中選取有效性符合標準要求的結果進行對比分析。在進行SHPB試驗時,每次對試件沖擊之前應先將撞擊桿搗入發(fā)射腔至相同位置,并仔細調(diào)整入射桿端至發(fā)射腔口間的距離,確保在相同氣壓下撞擊桿發(fā)射時能獲得相同的沖擊加載速度。將入射桿、透射桿和砂漿試件三者放置于同一條軸線上并涂抹凡士林耦合,使截面處足夠光滑,以降低試件與壓桿之間的摩擦作用[16]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]標準碳化環(huán)境下基于材料參數(shù)的混凝土碳化深度多因素計算模型[J]. 陳正,胡以嬋,趙宇飛,余波. 硅酸鹽通報. 2019(06)
[2]水泥砂漿應變率效應研究[J]. 楊政文,李金柱,黃風雷. 北京理工大學學報. 2019(06)
[3]長觀試件混凝土自然碳化與加速碳化的相關性試驗研究[J]. 孫彬,毛詩洋,王景賢,邸小壇,任榮洪. 建筑結構. 2019(09)
[4]不同沖擊速度下硬煤的力學特性試驗研究[J]. 高強,汪海波,呂鬧,宗琦. 中國安全生產(chǎn)科學技術. 2019(01)
[5]應變率對混凝土動態(tài)力學特性的影響研究[J]. 雷光宇,李瑞. 建筑結構. 2018(S2)
[6]反復荷載作用下碳化混凝土應力-應變關系試驗[J]. 徐善華,李安邦,崔煥平,劉小微. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2015(12)
[7]高應變率下水泥砂漿劈拉強度試驗研究[J]. 陳曉洪. 科學技術與工程. 2014(20)
[8]碳化對混凝土微觀結構的影響[J]. 元成方,牛荻濤,陳娜,段付珍. 硅酸鹽通報. 2013(04)
[9]中國橋梁設計使用年限的研究[J]. 金小川,周宗紅,金小安,紀承子. 公路與汽運. 2012(02)
[10]水泥砂漿在圍壓下的動態(tài)力學性能[J]. 薛志剛,胡時勝. 工程力學. 2008(12)
本文編號：2910928
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