單軸和三軸應(yīng)力下塑性混凝土性能研究.pdf

1、塑性混凝土是由膨潤土、粘土、水泥、砂、石和水等原料經(jīng)攪拌、澆注、凝結(jié)而成的強度介于土和普通混凝土之間的柔性工程材料。為了推廣塑性混凝土在工程防滲等領(lǐng)域的應(yīng)用，本文通過7組不同配合比的塑性混凝土試驗，探討了水膠比、用水量、水泥用量和砂率等參數(shù)對塑性混凝土性能的影響，建立了用水量與其余材料用量的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過塑性混凝土的單軸抗壓、三軸壓縮、單軸循環(huán)加載和滲透等試驗，研究了單軸受壓下塑性混凝土的基本力學(xué)性能、三軸壓縮下塑性混凝土的本構(gòu)

2、關(guān)系和強度準(zhǔn)則、峰值前后兩個階段塑性混凝土的變形特征與其應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系以及滲透性能等。主要內(nèi)容如下：
　　 1.單軸受壓下塑性混凝土基本力學(xué)性能
　　 (1)單軸抗壓性能。研究了加載速率、試件形狀、齡期和組成材料等對塑性混凝土單軸抗壓強度的影響。結(jié)果表明，對于單軸抗壓強度大于2MPa的塑性混凝土，適宜的加載速率為0.1MPa/s，小于2MPa時以0.05MPa/s為宜。
　　 (2)彈性模量。系統(tǒng)研究了試件形狀、

3、量測標(biāo)距、齡期和組成材料等對塑性混凝土彈性模量的影響。結(jié)果表明，塑性混凝土彈性模量試驗可采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件以及全長標(biāo)距測試變形，試驗時不預(yù)壓。塑性混凝土彈性模量應(yīng)采用應(yīng)力應(yīng)變曲線上升段0.3倍和0.7倍峰值強度對應(yīng)的點建立計算公式，并建立了塑性混凝土彈性模量與立方體抗壓強度之間的關(guān)系式。
　　 (3)單軸受壓本構(gòu)關(guān)系。研究了試件形狀、齡期、量測標(biāo)距和測試方式對塑性混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響，

4、采用上升段和下降段的分段函數(shù)方法建立了塑性混凝土單軸受壓本構(gòu)關(guān)系。
　　 2.三軸應(yīng)力下塑性混凝土力學(xué)性能
　　 (1)常規(guī)三軸應(yīng)力下塑性混凝土力學(xué)性能。研究了常規(guī)三軸試驗下圍壓、單軸抗壓強度等對塑性混凝土三軸強度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響。結(jié)果表明，三軸應(yīng)力下塑性混凝土強度和峰值應(yīng)變大幅度提高.建立了三軸強度與單軸抗壓強度和圍壓的關(guān)系式、塑性混凝土割線模量與單軸抗壓強度、彈性模量以及圍壓的關(guān)系式，并進(jìn)一步建立了塑性混凝土常規(guī)

5、三軸受壓本構(gòu)關(guān)系式。
　　 (2)真三軸應(yīng)力下塑性混凝土力學(xué)性能。研究了兩類真三軸試驗下塑性混凝土強度特征。在側(cè)壓恒定的真三軸應(yīng)力下，塑性混凝土強度隨側(cè)壓的增加而增大；當(dāng)?shù)谌鲬?yīng)力一定時，隨著第二主應(yīng)力的增大，塑性混凝土第一主應(yīng)力逐漸增加。在側(cè)向位移恒定的真三軸應(yīng)力下，塑性混凝土三軸強度大幅度增加，且隨著設(shè)定初始側(cè)向應(yīng)力的增加而增大，可達(dá)單軸強度的4～6倍。
　　 研究了真三軸應(yīng)力下塑性混凝土體應(yīng)變和峰值應(yīng)變特征。在側(cè)壓

6、恒定的真三軸應(yīng)力下塑性混凝土出現(xiàn)擴(kuò)容現(xiàn)象，對于相同配合比的塑性混凝土，在相同的第三主應(yīng)力下，擴(kuò)容的起始點隨著第二主應(yīng)力的增大而增大。塑性混凝土立方體試件峰值應(yīng)變由單軸受壓下的0.5％～1.5％增至側(cè)壓恒定的真三軸試驗下的2％～5％、側(cè)向位移恒定的真三軸試驗下的6.2％～9.3％。
　　 (3)峰值前后兩個階段塑性混凝土變形特征。研究了塑性混凝土峰值前的變形特征與其應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系。在單軸壓縮及側(cè)向位移恒定真三軸試驗下，峰值前塑性混

7、凝土主要產(chǎn)生彈性變形，可用彈性模量表示該階段變形特征；在側(cè)向應(yīng)力恒定的常規(guī)三軸及真三軸試驗下，峰值前塑性混凝土主要產(chǎn)生塑性變形，可用割線模量表示該階段變形特征。
　　 研究了峰值后塑性混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線特性與其應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系。根據(jù)峰值后變形性質(zhì)參數(shù)D2(D2=E1.5ε/E0.3)，塑性混凝土峰值后應(yīng)力應(yīng)變曲線有如下特點：
　　 (4)強度準(zhǔn)則。根據(jù)常規(guī)三軸試驗結(jié)果，利用格里菲斯理論建立了塑性混凝土強度準(zhǔn)則；研究了常規(guī)三

8、軸試驗下塑性混凝土強度包絡(luò)線特征并建立了強度方程。根據(jù)真三軸試驗結(jié)果，建立了塑性混凝土破壞準(zhǔn)則在八面體應(yīng)力空間的表達(dá)式。
　　 3.單軸循環(huán)加載下塑性混凝土力學(xué)性能
　　 研究了4種單軸循環(huán)加載模式下塑性混凝土力學(xué)性能。根據(jù)試驗結(jié)果，建立了單軸循環(huán)加載下塑性混凝土峰值強度與單軸單調(diào)加載峰值強度、循環(huán)加載過程中最大應(yīng)力之間的關(guān)系式。分析了單軸循環(huán)加載下塑性混凝土滯回環(huán)的特征及卸載、再加載應(yīng)力應(yīng)變曲線特征。
　　 4

9、.塑性混凝土滲透性能
　　 研究了利用混凝土相對滲透試驗和土工滲透試驗測試塑性混凝土滲透系數(shù)的適宜性。結(jié)果表明，利用土工滲透試驗測試塑性混凝土滲透系數(shù)是不可行的；利用混凝土相對滲透試驗測試塑性混凝土滲透系數(shù)是可行的，試驗時適宜的水壓力為0.5MPa、滲透時間為12h，并對試驗結(jié)果處理方法提出了修正。
　　 5.塑性混凝土配合比設(shè)計
　　 通過7組塑性混凝土配合比試驗，推薦了配制不同強度等級塑性混凝土的水膠比、單位