徐传枝 王旭光 马 卉
0 引言
混凝土是一种应用极其广泛的建筑材料。目前对混凝土材料的性能研究大多数集中在静态性能上。但是一些混凝土结构在其服役期内可能遭受爆炸或冲击等偶然荷载的作用，这些构筑物包括核电站外壳、化工厂的控制室、地下防护结构以及桥梁的桥墩和护栏等。由于混凝土材料具有较好的抗爆抗冲击性能，通常采用混凝土结构建造这些构筑物，因此混凝土动态特性的研究就受到很多工程领域的广泛重视。
虽然近年来国内外关于大坝的抗震研究已经取得了比较大的进展，但是当前的大坝抗震技术还难以可靠地估计大坝在强震时的特性及其震害。混凝土作为大坝的重要组成材料，其动态性能的研究成为当前一个重要的任务。所以在对混凝土的动态力学的性能理论和试验研究，合理的设计对建筑结构的意义尤为重要。
1 试验概况
试件模型尺寸、数量、试验仪器和加载速率。在试验所需的试件制配过程中，在每个等级下制作了100 mm×100 mm×100 mm的伴随试块90块，分别测试其28 d，60 d，90 d，180 d和试验当天混凝土强度，以便更好的估测试件的强度。在试验仪器的选择方面，对于伴随试块的强度要求，压力试验机选择的是北京海智科技中心的电液式压力试验机YAW-3000，最大试验压力为0 kN～3000 kN，测量范围为20%，50%和80%，试验压力精确度为±1%。试验设备的加载范围、试验压力的精确度能够很好的满足试验要求。
考虑到试件在压力试验机上试验能够采集到下降段，因此选择试件的尺寸为70 mm×70 mm×210 mm棱柱体，各等级的混凝土棱柱数量如表1所示。
表1 各级试件数量
2 试验结果
2.1 试件的破坏形态
混凝土在动态荷载作用下，其试件的破坏形式主要有纵向劈裂破坏和斜截面剪切破坏，经过不同速率下的混凝土单轴受压试验的过程发现，不同混凝土强度试件的破坏过程大致相同，而且随着应变率的增加，粗骨料被压坏的情况越来越多。并且在观察试件裂缝的时候发现，随着应变速率的增大，混凝土裂缝的破坏裂缝比较接近一条直线。
2.2 试验数据
在加载速率的测试中，共有4个不同的加载速率，每个速率下需要5个试件进行试验，最后取得试验数据离散性较小的3个作为试验的基础数据。下面就将C45等级的试验的主要数据列于表2。
表2 试验中的主要数据
2.3 数据处理
该试验数据处理过程中 C40，C45，C50，C55，C60的混凝土棱柱的极限强度值用试件在10－5m/s速率加载下的值。对比值都是用不同的加载速率与10－5m/s速率加载下的值对比得出的。此计算中的C40，C45，C50，C55，C60在不同速率下的强度值都取了3次离散性较小的平均值。表3～表5分别显示了抗压强度、峰值应变与弹性模量提高百分比。
表3 抗压强度提高百分比 %
3 结语
1)在观察试件裂缝的时候发现，随着应变速率的增大，混凝土裂缝的破坏裂缝比较接近一条直线，这与拟静止下加载破坏的裂缝情况很相似，说明变速率加载对裂缝走向没有影响。
表4 峰值应变提高百分比 %
表5 弹性模量提高百分比 %
2)通过试验与数据处理可知，在变速率加载下混凝土的抗压强度确实会提高，而且会随着速率的加快提高的值也会变多，混凝土标号等级越高越明显。
3)变速率加载下，混凝土的轴心受压峰值应变有的会提高，有的会降低，说明这样的加载方式对于峰值应变没有确定的想象方向。
4)随着应变速率的增加，五种混凝土的轴心受压弹性模量也呈现出增长趋势，但是相同的加载速率下，弹性模量不会因为混凝土标号的提高而提高。
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