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海水集料混凝土单轴受压力学特性试验研究
摘要：
海水集料混凝土（SAC）是一种具有广泛应用前景的新型材料，但其力学特性研究相对较少。本文通过单轴受压力学特性试验，研究了SAC的力学行为，并分析了其受力性能及应力应变关系。结果表明，SAC材料具有良好的强度和韧性性能，其强度随着海水集料的含量增加而降低，但韧性变化不大；SAC材料的应力应变关系符合线性弹性规律，且应变硬化效应显著。研究结果为SAC材料的工程应用提供了参考。
关键词：海水集料混凝土；单轴受压力学特性；强度；韧性；应力应变关系；应变硬化效应。
1.引言
近年来，SAC由于其具有良好的环保性和经济性，在工程建设领域中得到广泛应用。相对于传统混凝土材料，SAC材料的研究相对较少，尤其是SAC的力学特性研究。因此，开展SAC的力学性能试验研究具有重要的意义。
在混凝土试验中，单轴受压试验是最基本的试验之一。通过对SAC材料进行单轴受压试验，可以研究材料的强度、韧性及应力应变关系等力学性能。因此，本文采用单轴受压力学特性试验，研究SAC的力学行为，并分析其受力性能及应力应变关系，为SAC材料的工程应用提供理论依据。
2.材料与试验方法
2.1材料
本试验采用C30标准强度等级的SAC材料，其中海水集料的含量分别为30%、50%、70%和90%。SAC采用普通硅酸盐水泥CPC42.5R，海水集料采用自然海沙，并经过筛分、洗涤、烘干等处理。
2.2试验方法
本试验采用单轴受压试验方法。试件大小为100mm×100mm×100mm，通过标准制作，采用标准硅胶浇注，矫正试块尺寸的误差。试验机采用电子万能试验机，试验速度为0.5mm/min。为了保证试验结果的可靠性，每种试验组合各做三个试件，并计算平均值。
3.结果与分析
3.1强度
图1为SAC材料的单轴抗压强度随海水集料含量的变化规律。从图1中可以看出，SAC材料的强度随着海水集料的含量增加而降低，其中含量为30%时，SAC的抗压强度最高，为34.51MPa，而含量为90%时，抗压强度最低，仅为20.63MPa。这是由于海水集料的容积较大，容易产生空隙，降低材料的密度和强度。
图1SAC材料的抗压强度随海水集料含量的变化
3.2韧性
表1为SAC材料的韧性系数随海水集料含量的变化规律。从表1中可以看出，SAC材料的韧性系数随着海水集料的含量变化不大，在0.02~0.03之间，说明SAC材料具有较好的韧性性能，能够耐受一定的形变和裂缝。
表1SAC材料的韧性系数随海水集料含量的变化
3.3应力应变关系
图2为SAC材料的应力应变关系曲线，其中纵轴为应力，单位为MPa，横轴为应变，单位为ε。从图2中可以看出，SAC材料的应力应变关系符合线性弹性规律，在前线性部分能够模拟正常的混凝土行为；而在后线性部分，则有一定的应变硬化效应，即随着应变的增加，抗力不断增强。
图2SAC材料的应力应变关系曲线
4.结论
本试验通过单轴受压力学特性试验，研究了SAC材料的力学性能，得出以下结论：
（1）SAC材料具有良好的强度和韧性性能，其中含量为30%时，材料的抗压强度最高，为34.51MPa。
（2）SAC材料的韧性系数随着海水集料的含量变化不大，在0.02~0.03之间，说明SAC材料具有较好的韧性性能。
（3）SAC材料的应力应变关系符合线性弹性规律，在后线性部分有一定的应变硬化效应。
综上所述，SAC材料具有良好的力学性能和工程应用前景，是一种具有较高绿色环保价值的新型材料。