Uniaxial dynamic mechanical properties of tunnel lining concrete under moderate-low strain rate after high temperature

• Autorzy: Xiong L. X.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2015-0013

Warianty tytułu

PL

Dynamiczne właściwości mechaniczne betonu do obudowy tuneli w stanie umiarkowanego-niskiego naprężenia jednoosiowego po zastosowaniu wysokich temperatur

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To investigate the mechanical properties of tunnel lining concrete under different moderate-low strain rates after high temperatures, uniaxial compression tests in association with ultrasonic tests were performed. Test results show that the ultrasonic wave velocity and mass loss of concrete specimen begin to sharply drop after high temperatures of 600 °C and 400 °C, respectively, at the strain rates of 10-5s-1 to 10-2s-1. The compressive strength and elastic modulus of specimen increase with increasing strain rate after the same temperature, but it is difficult to obtain an evident change law of peak strain with increasing strain rate. The compressive strength of concrete specimen decreases first, and then increases, but decreases again in the temperatures ranging from room temperature to 800 °C at the strain rates -5s-1 to 10-2s-1. It can be observed that the strain-rate sensitivity of compressive strength of specimen increases with increasing temperature. In addition, the peak strain also increases but the elastic modulus decreases substantially with increasing temperature under the same strain rate.

PL

Odporność ogniowa to jedno z najistotniejszych zagadnień, jakie należy brać pod uwagę przy projektowaniu tunelu. Testowanie właściwości mechanicznych betonu po pożarze stało się, jak dotąd, przedmiotem wielu projektów badawczych. Jakkolwiek powstały liczne publikacje na temat właściwości mechanicznych betonu w trakcie oraz po poddaniu go działaniu wysokich temperatur, niewiele uwagi poświęcono jak dotąd dynamicznym właściwościom mechanicznym betonu w trakcie lub po takim oddziaływaniu. W przypadku wielu konstrukcji betonowych takich, jak tunele czy budynki, oczekuje się, że po pożarze będą one nadal pełniły swoją funkcję. Konstrukcje te mogą być też narażone na obciążenia sejsmiczne w trakcie okresu użytkowania. Dlatego też konieczne jest studiowanie dynamicznych właściwości mechanicznych betonu w trakcie lub po ekspozycji na działanie wysokich temperatur. Aby przeanalizować właściwości mechaniczne betonowych okładzin tunelowych w stanie zróżnicowanego naprężenia od umiarkowanego do niskiego po oddziaływaniu wysokich temperatur, przeprowadzono testy naprężenia jednoosiowego w połączeniu z badaniami ultradźwiękowymi. Klasa wytrzymałości betonu na ściskanie w przypadku wykorzystanych próbek to C40. Próbki poddawano oddziaływaniu szczytowych temperatur, wynoszących 200, 400, 600 i 800 °C. W ramach testów naprężenia jednoosiowego zastosowano cztery wskaźniki naprężenia, tj.: 10-2s-1, 10-3s-1, 10-4s-1. oraz 10-5s-1.

Słowa kluczowe

EN

concrete; high temperature; strain rate; mechanical properties; tunnel lining

PL

beton; temperatura wysoka; wskaźnik naprężenia; właściwości mechaniczne; obudowa tunelu

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 61, nr 2
• Strony: 35--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab.

Twórcy

autor

Xiong L. X.

• Ningbo University, Faculty of Architectural, Civil Engineering and Environment, Ningbo, China

Bibliografia

• 1. B. A. Schrefler, P. Brunello, D. Gawin, C. E. Majorana, F, “Pesavento Concrete at high temperature with application to tunnel fire”, Computational Mechanics 29: 43-51, 2002.
• 2. Z. G. Yan, H. H. Zhu, J. W. Ju, “Behavior of reinforced concrete and steel fiber reinforced concrete shield TBM tunnel linings exposed to high temperatures”, Construction and Building Materials 38: 610-618, 2013.
• 3. Y. N. Chan, X. Luo, W. Sun, “Compressive strength and pore structure of high-performance concrete after exposure to high temperature up to 800°C”, Cement and Concrete Research 30: 247-251, 2000.
• 4. C. S. Poon, S. Azhar, M. Anson, Y. L. Wong, “Comparison of the strength and durability performance of normal- and high-strength pozzolanic concretes at elevated temperatures”, Cement and Concrete Research 31: 1291-1300, 2001.
• 5. M. Li, C. X. Qian, W. Sun, “Mechanical properties of high-strength concrete after fire”, Cement and Concrete Research 34: 1001-1005, 2004.
• 6. J. Z. Xiao, G. Konig, “Study on concrete at high temperature in China-an overview”, Fire Safety Journal 39: 89-103, 2004.
• 7. Y. F. Chang, Y. H. Chen, M. S. Sheu, G. C. Yao, “Residual stress–strain relationship for concrete after exposure to high temperatures”, Cement and Concrete Research 36: 1999-2005, 2006.
• 8. M. Husem, “The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and highperforce concrete”, Fire Safety Journal 41: 155-163, 2006.
• 9. B. Chen, C. L. Li, L. Z. Chen, “Experimental study of mechanical properties of normal-strength concrete exposed to high temperatures at an early age”, Fire Safety Journal 44: 997-1002, 2009.
• 10. Z. J. He, Y. P. Song, “Multiaxial tensile–compressive strengths and failure criterion of plain high-performance concrete before and after high temperatures”, Construction and Building Materials 24: 498-504, 2010.
• 11. Y. S. Tai, H. H. Pan, Y.N. Kung, “Mechanical properties of steel fiber reinforced reactive powder concrete following exposure to high temperature reaching 800 °C”, Nuclear Engineering and Design 241: 2416-2424, 2011.
• 12. W. Z. Zheng, H. Y. Li, Y. Wang, “Compressive stress–strain relationship of steel fiber-reinforced reactive powder concrete after exposure to elevated temperatures”, Construction and Building Materials 35: 931-940, 2012.
• 13. B. Luigi, D. L. Giovanni, F. B. Joseph, “Mechanical properties of photocatalytic white concrete subjected to high temperatures”, Cement and Concrete Composites 39: 73-81, 2013.
• 14. A. M. Marques, J. R. Correia, J. D. Brito, “Post-fire residual mechanical properties of concrete made with recycled rubber aggregate”, Fire Safety Journal 58: 49-57, 2013.
• 15. K. E. Tahir, “Specimen size effect on the residual properties of engineered cementitious composites subjected to high temperatures”, Cement and Concrete Composites 45: 1-8, 2014.
• 16. Z. W. Li, J. Y. Xu, E. L. Bai, “Static and dynamic mechanical properties of concrete after high temperature exposure”, Materials Science and Engineering A 544: 27-32, 2012.
• 17. J. S. Huo, Y. M. He, L. P. Xiao, B. S. Chen, “Experimental study on dynamic behaviours of concrete after exposure to high temperatures up to 700°C”, Materials and Structures 46: 255-265, 2013.
• 18. H. Y. Su, J. Y. Xu, W. B. Ren, “Experimental study on the dynamic compressive mechanical properties of concrete at elevated temperature”, Materials and Design 56: 579-588, 2014.
• 19. L. L. Shi, L. C. Wang, Y. P. Song, L. Shen, “Dynamic multiaxial strength and failure criterion of dam concrete”, Construction and Building Materials 66: 181-191, 2014.