废玻璃粉混凝土动态压缩性能及数值模拟研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sinox2006
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在水泥价格持续上涨仍供不应求的形势下,寻找一种可以部分替代水泥用于混凝土制备的可再生资源是一种解决方法,将废弃玻璃研磨成粉末用于混凝土制备的研究有很多,主要关注其耐久性和低应变率下的力学性能等领域,但混凝土建筑会面临风荷载、地震荷载、冲击气压等复杂动态荷载的作用,因此对动态荷载下废玻璃粉混凝土的力学性能研究非常必要。本文通过分离式霍普金森杆(SHPB)试验及数值模拟的方式,对6组不同废玻璃粉掺量的混凝土进行研究,试验结果表明:(1)测得各组废玻璃粉混凝土的立方体抗压强度,验证混凝土达到设计等级,随着废玻璃粉掺量的增加,混凝土强度逐渐减小,在废玻璃粉掺量为25%时,强度较素混凝土下降23.1%。(2)废玻璃粉混凝土SHPB试验结果表明:随着应变率的增大,同一废玻璃粉掺量的混凝土试块应力-应变曲线上升段斜率略微提高,应力-应变曲线更加饱满;应变率的增加使得废玻璃粉混凝土的动态压缩强度出现显著的应变率效应,在本次试验应变率范围内,各掺量废玻璃粉混凝土的DIF均接近素混凝土,废玻璃粉掺量为10%的混凝土最高达到1.66;对比分析各组试块的动态压缩变形,动态峰值应变与应变率相关性较弱,总体在0.003到0.005之间变化,废玻璃粉混凝土的动态峰值应变高于素混凝土,动态极限应变与素混凝土相接近且受应变率强化效应的影响。(3)利用ANSYS/LS-DYNA软件对废玻璃粉混凝土SHPB试验进行数值模拟,将数值模拟条件下计算所得的应力-应变曲线与试验结果进行对比,废玻璃粉混凝土的动态抗压强度总体吻合,部分峰值应变与试验结果存在一定偏差,但总体在0.0035到0.0045之间变化,与应变率相关性较弱,这与试验结果相符,验证了模型的可靠性。(4)观察模拟条件下混凝土的破碎情况,随着冲击气压的提高,试块破碎由块体剥落发展为骨料破碎的现象。在冲击速度较低时,试块出现数条径向贯穿裂缝,试块分离成数块体积较大的块体,随着冲击速度的提高,出现多条裂缝同时发展的现象,试块中心处受到裂缝发展的影响而逐步趋于粉碎,试块边缘破碎情况加剧,分离破碎成粒径更小的块体。
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