不同应变率下碳纤维布约束混凝土单轴压缩力学性能试验研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230628.012

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (6): 80-87.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230628.012

不同应变率下碳纤维布约束混凝土单轴压缩力学性能试验研究

宋萌萌¹, 吴文飞², 周恒³

1.四川托普信息技术职业学院,成都 611743;
2.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031;
3.中国三峡建工(集团)有限公司,成都 611730

收稿日期:2023-01-10 出版日期:2023-06-28 发布日期:2023-08-22
作者简介:宋萌萌(1986—),女,硕士,讲师,研究方向为建筑材料与工程造价,Songmm20230109@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金(52108419)

Experimental study on mechanical properties of concrete confined by carbon fiber cloth under uniaxial compression at different strain rates

SONG Mengmeng¹, WU Wenfei², ZHOU Heng³

1. Sichuan Top IT Vocational Institute, Chengdu 611743, China;
2. Key Laboratory of Ministry of Education for Traffic Tunnel Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;
3. China Three Gorges Construction Engineering Corporation, Chengdu 611730, China

Received:2023-01-10 Online:2023-06-28 Published:2023-08-22

摘要/Abstract

摘要： 碳纤维布对混凝土材料的约束保护作用能够极大提升其力学性能。本文基于试验,采用电液伺服压力机及分离式霍普金森压杆装置(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)对碳纤维布约束混凝土开展不同应变率下的单轴压缩试验,分析应变率、碳纤维布层数及混凝土强度对碳纤维布约束混凝土应力-应变曲线、峰值应力、动态增强因子DIF(dynamic increase factors)及韧性的影响规律。试验结果表明:不同应变率下试件峰值应力均随碳纤维布层数的增加而增大,两者呈指数函数负相关。应变率的增大使得试件DIF增加,两者呈指数函数正相关,试件存在明显的应变率效应。随着粘贴纤维布层数的增加,C30混凝土试件应变率效应更加敏感。随着混凝土强度等级的提升,碳纤维布层数对试件DIF影响程度降低。应变率、混凝土强度等级及碳纤维布粘贴层数的增加均使试件韧性增大。碳纤维布的约束保护作用能够增加试件的延性,防止混凝土结构物产生脆性破坏,对提升结构物的安全性具有重要意义。

关键词: 碳纤维布, 应变率, 应力-应变曲线, 峰值应力, 动态增强因子, 韧性, 复合材料

Abstract: The restraining and protective effect of carbon fiber cloth on concrete materials can greatly improve their mechanical properties. This paper analyzes the effects of strain rate, number of layers of carbon fiber cloth and concrete strength on the stress-strain curve, peak stress, DIF (dynamic increase factors) and toughness of carbon fiber cloth-constrained concrete based on the uniaxial compression tests with different strain rates using an electro-hydraulic servo press and a split Hopkinson pressure bar (SHPB). The test results showed that the peak stress of the specimens at different strain rates increased with the increase of the number of carbon fiber cloth layers, and the two were negatively correlated as an exponential function. The increase of strain rate makes the specimen DIF increase, and the two are positively correlated as an exponential function, and there is a significant strain rate effect on the specimen. C30 concrete is more sensitive to the strain rate effect of the specimen with the increase of the number of pasted fiber cloth layers, and the degree of influence of the number of carbon fiber cloth layers on the DIF of the specimen decreases with the increase of the concrete strength grade. The increase of strain rate, concrete strength grade and the number of layers of carbon fiber cloth paste increase the toughness of specimens. The restraining and protective effect of carbon fiber cloth can increase the ductility of the specimens and prevent the concrete structure from brittle damage, which is important to enhance the safety of the structure.

Key words: carbon fiber cloth, strain rate, stress-strain curve, peak stress, DIF, toughness, composite material , ,

中图分类号:

TB332

宋萌萌, 吴文飞, 周恒. 不同应变率下碳纤维布约束混凝土单轴压缩力学性能试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(6): 80-87.

SONG Mengmeng, WU Wenfei, ZHOU Heng. Experimental study on mechanical properties of concrete confined by carbon fiber cloth under uniaxial compression at different strain rates[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(6): 80-87.

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不同应变率下碳纤维布约束混凝土单轴压缩力学性能试验研究

Experimental study on mechanical properties of concrete confined by carbon fiber cloth under uniaxial compression at different strain rates

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