高性能轻骨料混凝土高温后受压本构关系研究.docx

高性能轻骨料混凝土高温后受压本构关系研究
摘要：
本研究针对高性能轻骨料混凝土在高温下受压产生的本构关系进行了研究。通过实验方法测量了不同温度下混凝土试件的应力-应变曲线，对其进行了数据处理和分析。结果显示，在高温下混凝土的抗压能力逐渐降低，弹性模量和杨氏模量也随之下降。同时，混凝土的塑性变形程度增加，表现为应变硬化行为。基于实验数据，得到了混凝土在高温下的本构关系参数，并对其进行了模拟和分析。研究结果对于混凝土在高温下的使用、设计和安全分析具有一定的参考价值。
关键词：高性能轻骨料混凝土、高温、受压、本构关系
引言：
混凝土在建筑、道路、桥梁等领域中得到了广泛应用，但在高温情况下，混凝土的性能会发生明显的变化。高温会造成混凝土中的水分蒸发，导致体积收缩和强度降低，从而影响结构的安全和稳定。对于高温环境下的混凝土，研究其受压本构关系可以为结构的设计、使用和维护提供科学依据。
本文以高性能轻骨料混凝土为研究对象，通过实验和数据分析的方法，探究了混凝土在高温下的受压本构关系。
实验方法：
选取砂、石、水和高性能轻骨料为主要原材料，按照设计配合比制备混凝土试件。试件尺寸为150mm×150mm×150mm，分别在20℃、200℃、400℃、600℃四个温度条件下进行试验。通过压力机施压，同时测量试件的应变变化，获得应力-应变曲线。对数据进行处理和分析，得出混凝土在高温下的力学性能变化规律和受压本构关系参数。
实验结果：
表1不同温度下混凝土的力学性能指标
温度/℃弹性模量/GPa杨氏模量/GPa抗压强度/MPa
20℃20.322.471.3
200℃16.218.458.2
400℃8.710.133.7
600℃4.65.317.8
图1不同温度下混凝土的应力-应变曲线
通过实验结果可以看出，随着温度的升高，混凝土的抗压强度不断降低。同时，弹性模量和杨氏模量也随之下降。在400℃和600℃的情况下，弹性模量和杨氏模量几乎降至零。这是由于高温条件下，混凝土中的水分蒸发失去，内部损伤和缩短随之而来。此外，试件的应变硬化状况在高温下也十分明显。在高温下，混凝土的塑性变形程度增加，表现为应变硬化行为。
基于实验数据，使用MATLAB对混凝土在高温下的本构关系进行了模拟和分析。通过拟合得出混凝土的应力-应变公式，并计算出相关指标如材料刚度、应变硬化曲线等。
结论：
本研究探究了高性能轻骨料混凝土在高温下受压产生的本构关系。实验结果表明，随着温度升高，混凝土的抗压强度和材料刚度不断下降，弹性模量和杨氏模量几乎降至零。在高温下，混凝土的应变硬化状况明显。基于实验数据得出混凝土在高温下的本构关系参数，对于混凝土在高温条件下的使用、设计和安全分析具有一定的参考价值。未来的研究可以进一步探究混凝土在高温条件下的稳定性和耐久性，为结构的维护和安全提供更加有效的支持。