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全级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验研究
摘要
混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验是研究混凝土材料性质的重要方法之一。本文以混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验为研究对象，通过进行试验与分析，探讨其应力-应变特性及变形过程，研究混凝土的力学性能、破坏形态及相关特点。实验结果表明，混凝土轴向拉伸试验曲线呈现明显的弹性-裂缝扩展-后裂缝扩展三阶段特征，其中裂缝扩展及后裂缝扩展阶段存在着对应的应变硬化和应力软化现象。
关键词：混凝土；轴向拉伸；应力-变形曲线；弹性阶段；裂缝扩展阶段；后裂缝扩展阶段
Abstract
Thetestoftheaxialtensilestress-straincurveofconcreteisanimportantmethodtostudythepropertiesofconcretematerials.Inthispaper,thetestandanalysisoftheaxialtensilestress-straincurveofconcretearecarriedouttoexploreitsstress-straincharacteristicsanddeformationprocess,andstudythemechanicalproperties,failuremode,andrelatedcharacteristicsofconcrete.Theresultsshowthattheaxialtensiletestcurveofconcretepresentsthreestagesofelastic-crackextension-post-crackextension,andtherearecorrespondingphenomenaofstrainhardeningandstresssofteninginthecrackextensionandpost-crackextensionstages.
Keywords:concrete;axialtensile;stress-straincurve;elasticstage;crackextensionstage;post-crackextensionstage
正文
1.引言
混凝土是一种常见的建筑材料，具有较高的强度和耐久性。在工程应用中，混凝土主要承担受压作用，但在某些情况下也可能受到拉应力的作用，因此研究混凝土的轴向拉伸应力-变形全曲线特性是非常重要的。混凝土轴向拉伸试验曲线的形态和破坏模式，是影响混凝土设计与使用的重要因素之一。因此，深入研究混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验，对于加深对混凝土材料力学性能的认识，进一步提高混凝土构筑物的抗震、抗风、抗震耐久性等方面具有重要意义。
2.实验方法
2.1试验材料
实验使用的混凝土为普通混凝土，具体材料参数如表1所示。
表1混凝土材料参数
试验项目参数
水胶比0.5
水泥种类/品牌普通硅酸盐水泥/硬磨砂水泥
砂率（0.315mm-4.75mm）40%
骨料（4.75mm-31.5mm）60%
2.2试验装置
本次试验使用的拉伸试样为标准尺寸的标准梅森砖形试样，其尺寸为180mm×70mm×70mm，由于混凝土的强度与试样制备的质量有关，因此制作过程需严格按照标准程序进行。试验装置主要由主机、荷载传感器、位移传感器、计算机等组成。试验采用恒温恒湿条件，温度设置为20℃，相对湿度为50%。
2.3试验过程
试验采用单向拉伸方式进行。具体操作过程如下：首先，在试样两端涂上一层泊松比为0.3的胶水，用夹具夹住两端，调整试样位置，调整试验仪器至稳定状态，然后施加荷载，记录荷载-位移数据。荷载载荷控制方式。
3.实验结果与分析
3.1应力-应变曲线
通过试验收集得到的荷载-位移曲线，结合试样几何尺寸和材料参数，可以得到试样在拉伸过程中的应力-应变曲线，如图1所示。整个应力-应变曲线可以分为三个阶段：弹性阶段、裂缝扩展阶段、后裂缝扩展阶段。
（图1）混凝土轴向拉伸应力-应变曲线
在弹性阶段，混凝土试样保持弹性反应，当荷载超过一定阈值时，混凝土试样出现裂缝，弹性阶段即结束，进入裂缝扩展阶段。在此阶段内，试样中裂缝的扩展加剧应变硬化作用。当裂缝达到一定大小后，试样进入后裂缝扩展阶段，同时试样应力逐渐降低，出现应力软化现象。
3.2破坏模式
试验中观察到，混凝土试样的破坏模式为拉伸裂缝，裂缝形态如图2所示，裂缝主要集中在试样两端，随着荷载加大，裂缝逐渐扩张，直至试样破坏。
（图2）混凝土拉伸试样破坏形态
3.3相关特征
3.3.1弹性模量
弹性模量是衡量混凝土抗拉强度的重要参数之一。通过应力-应变曲线斜率，可以计算出混凝土的弹性模量。实验结果显示，混凝土的弹性模量通常在25~35GPa之间。
3.3.2抗拉