楊波，張軍, 熊良宵

(1. 重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局107地質(zhì)隊,重慶 401120;2. 成都理工大學地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室,成都 610059)

1 引言

目前有關凍融循環(huán)作用下混凝土的力學特性的試驗和理論研究成果已比較多，但有關凍融循環(huán)作用下混凝土的動態(tài)力學特性相對偏少。張亞棟等[1]對C60混凝土進行了不同凍融次數(shù)后的單軸靜壓試驗和霍布金森壓桿沖擊試驗；劉呈呈[2]對經(jīng)凍融循環(huán)作用后的普通混凝土進行了霍布金森壓桿沖擊試驗；施冠銀[3]對經(jīng)凍融循環(huán)作用后的陶?；炷吝M行了霍布金森壓桿沖擊試驗；王海濤等[4]對全級配混凝土進行不同凍融循環(huán)次數(shù)的凍融循環(huán)試驗及不同應變速率的單軸動態(tài)抗壓試驗；朱孔峰等[5]對受凍融的混凝土試件進行單軸動態(tài)抗壓試驗，分析了凍融次數(shù)及應變速率對混凝土抗壓強度、峰值應變和應力-應變曲線的影響；徐童淋等[6]對不同凍融劣化程度的混凝土在不同加載速率下進行單軸壓縮試驗。

為了豐富凍融循環(huán)作用下混凝土的動態(tài)力學特性試驗成果。本文將3種水灰比的水泥砂漿試件先進行凍融循環(huán)作用，通過對經(jīng)凍融后的試件進行單軸動態(tài)壓縮試驗，研究經(jīng)不同凍融循環(huán)次數(shù)后的水泥砂漿試件在不同應變加載速率下的強度特性。

2 試驗方案

水泥砂漿試件采用的水泥的強度為42.5 MPa。砂采用中級標準砂。

水泥砂漿試件為正方體試件，邊長為70.7 mm。膠砂比為1∶2，水灰比包括3種，即0.55、0.60和0.65。試件經(jīng)標準養(yǎng)護28 d后，然后放到凍融試驗機內(nèi)進行凍融。凍融溫度為±20℃，當凍融循環(huán)次數(shù)分別為0次、25次和50次后，將試件取出進行單軸壓縮試驗。在進行單軸壓縮試驗時，加載的應變速率分為4種，即分別為10-2s-1、10-3s-1、10-4s-1和10-5s-1。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 應力應變?nèi)€

試件經(jīng)凍融循環(huán)0次、25次和50次后的應力應變關系曲線見圖1～3。

圖1 凍融循環(huán)為0次時的應力應變關系曲線

圖2 凍融循環(huán)為25次時的應力應變關系曲線

圖3 凍融循環(huán)為50次時的應力應變關系曲線

由圖1～3可知，3種水灰比的試件，經(jīng)過凍融0次、25次和50次后，其峰值應力均隨著應變加載速率的增加而增加。

3.2 水泥砂漿的抗壓強度

試件在不同加載速率下的單軸抗壓強度見圖4。3種水灰比的試件，經(jīng)過凍融0次、25次和50次后，其抗壓強度均隨著應變加載速率的增加而增加。

圖4 試件的單軸抗壓強度

定義混凝土的動態(tài)強度增長因數(shù)DIF為[7]：

DIF=fcd/fcs

(1)

其中，DIF是動態(tài)強度增長因素；fcd是當前應變加載速率下的抗壓強度；fcs是準靜態(tài)應變加載速率下的抗壓強度。本文將準應變加載速率取為10-5s-1。

動態(tài)強度增長因數(shù)DIF與當前應變加載速率之間的關系可表達為[7]:

(2)

動態(tài)強度增長因數(shù)與應變率的關系見圖5。

相同水灰比的試件，經(jīng)過凍融0次時的b值最小，經(jīng)過凍融50次時的b值最高。因此，說明試件經(jīng)過凍融后強度會降低，但強度對應變率的敏感性會增加，這與熊良宵等[8]獲得的結(jié)論相同。

3.3 水泥砂漿的彈性模量

本文彈性模量數(shù)值取50%峰值應力對應的應變計算出的割線彈性模量[8-10]。彈性模量的變化規(guī)律見圖6。

3種水灰比的試件，經(jīng)過凍融0次、25次和50次后，其彈性模量均隨著應變加載速率的增加而增加。

4 結(jié)論

(1) 相同水灰比的水泥砂漿試件，經(jīng)過凍融0次、25次和50次后，其抗壓強度和彈性模量均隨著應變加載速率的增加而增加。

(2) 相同水灰比的水泥砂漿試件，經(jīng)過凍融后強度會降低，但強度對應變率的敏感性會增加。

圖5 動態(tài)增長率與應變率的關系

圖6 試件的彈性模量