摘要：在低、高应变率下，混凝土压缩强度的动态强化因子与应变率的关系之间的关系差异性较大。通过大量的实践研究表明：混凝土材料的压缩强度DIF与应变率有着正向线性关系，变化趋势与应变率变化趋势相同;通过对斜率变化形式将压缩强度DIF曲线呈现3个区间，伴随高应变率区间曲线的斜率最大;随应变率的变化，因材质不一混凝土产生的准静态压缩强度DIF曲线的呈现规律有略微差异，但彼此之间并无太大的差别，准静态压缩强度与DIF随应变率递增无相关性。
关键词：混凝土材料；动态压缩强度；应变率；强化规律
1混凝土压缩强度应变率效应的研究现状
实验表明，当一定时间内提高加载速度时(即应变率的增加）混凝土材料随着速率的增加其压缩后呈现的强度同样增加，在高应变率和低应变率条件下其强化趋势有明显差异，如图1所呈。需要说明的是；上述混凝土中使用强度的解释来自唯象，假定实验使用的混凝土样品质量与一般混凝土材料的强度相等同，不考虑因结构上的效应而导致的问题、以及实验时样品的尺寸引发的类似横向惯性效应等问题（因需要从微观测量进行综合分析，不在本次研究范围内）。
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图1混凝土材料压缩强度的应变率效应
观察图1可得，混凝土压缩强度的应变率变化程度与压缩时应变率的高低未呈现明显的线性关系，在现实的应用，在进行表述时常采用分区域进行分析。此外，许多学者通过对比准静态压缩试验的结果与动态压缩实验结果进行分析，得出了形式相似的经验公式。从整体而言，通常将混凝土的准静态状态下压缩后的强度与应变率相互作用后将结果做出以下划分。
（1）不考虑混凝土准静态压缩强度的影响
Tang等利用φ76.22mmSHPB装置，以检验弥散效应对大口径杆的基础上，针对混凝土中强度较高的两类（U.S.WES和SRIInternational，进行准静态压缩时为97MPa）通过对混凝土的压缩实验进行分析，在对混凝土进行单轴动态压缩时强度的应变率区间 的为5-230s-1，并对结果进行了分析。
（2）考虑混凝土准静态压缩强度的影响
一般情况下，强度较低的混凝土在经受压缩时所受到的效应更加显著，这一发现在实验结果中有所展示。综合考虑下，进行测算时把对混凝土进行压缩后产生的效果和实验结果中展现的准静态时被压缩后的的相互作用纳入考量范围，对于我们现实生活的使用有所帮助。
2混凝土压缩强度的应变率强化效应
从图１中可以得，此类操作中应用的混凝土材料之间所产生的各种变化存在不同，并且因低、高应变率的不同呈现不同的结果。然而，包括1917年Abram发表的实验数据、CEB模型以及文献所引用的文在内，实验资料均来源于20世纪80年代及以前。但因受当时实验条件的约束，实验数据的相对分布情况之间的游离程度分散，且进行实验后得到的结果的存在些许偏差，这些差别在对静态下混凝土的压缩实验中表现得由为明显。因实验技术限制和数据处理存在上可能存在的误差，混凝土压缩强度的应变率强化结果在这等情境下有很大可能被影响，因而一些学者仍旧无法认同混凝土材料的应变率强化效应。在当下的实验中，所使用的设备和实验技术有了长足的发展，在针对实验进行了新的实验装置和实验技术研发并投入实验中应用，在对混凝土进行实验时针对材料进行的测试的方法上有着显著进步，实验结果也因此变得越发可信。
从图2中可以得出：实验中测得应变率呈增加趋势时混凝土材料强度随其增加同样呈现递增趋势，同一现象呈现明显的区间为应变率大于1S-1；；此外，混凝土的应变率效应因应变率的高、低而存在明显差异，由此可得需将高应变率和低应变率划分为两个区间后，针对混凝土产生的应变率效应分区域进行分析。一般情况下，混凝土材料因不同的应变率区间被不同领域的研究所关注，例如：在进行准静态本构方程研究时，应变率常在10S-4-10S-1区间；研究高应变率下的本构方程时，为102-104S-1；而 状态方程（EOS）研究则重点放在应变率大于105S-1情况，如图3所示。
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图3 不同研究情况下应变率的量级
2.1 低应变率（ε≤1S-1）下混凝土的压缩强度
大量的实验研究结果表明，当应变率较低时，混凝土压缩强度的应变率效应并不明显。Dargel研究认为，当应变率低于0.2S-1时，混凝土压缩强度的应变率强化效应明显低于应变率高于0.2S-1时的情况；Dilger等［的混凝土压缩强度实验结果也说明了在低应变率下混凝土的应变率效应规律不明显。
在 CEB模型中，对整个应变率区间都考虑了混凝土静态压缩强度与应变率效应之间的耦合作用，而且从早期的实验结果来看，低应变率时这种耦合现象的影响更为明显（见图1）。然而，从图４中可以看出，在低应变率下，无论是低强度混凝土，还是中等强度混凝土，甚至是高强度混凝土，其规律都没有明显的差别。存在这种区别的原因主要是：（1）受早期的实验条件、测试手段和数据获取方式的限制，实验数据的误差较大，这点在文献中有相关分析；（2）这 些实验中混凝土试件的形式不统一，有些为方体，有些为圆柱体，理论上讲圆柱体试件更适合科学研究（更接近理论上的单轴模拟），而方体则适用于工程测试，两种试件的实验结果存在区别（特别是非准静态时）是很正常的，因此测试结果的
分散性不能完全归因于上述所提的耦合效应；（3）事实上，当应变率较低时，两种材料的受力状态（局部效应、应力波的影响等）非常相似，且此时应变率所引起的局部效应比动态加载下侧压效应对其强度测试的影响小得多。因此，我们可以不考虑准静态压缩强度对应变率效应的影响。
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图4 低应变率下混凝土材料压缩强度的应变率效应
2.2高应变率（ε＞１S-1）下混凝土的压缩强度
诸多研究表明，应变率强化效应在混凝土试件的动态压缩强度上的变化十分明显；但从收集的资料中可以发现，这一观点是否是准确的还有待探讨。
经过反复计算后，实验中混凝土制作成的样品在经受压缩时硬度方向上产生的效应大概率的可能因为过程当中使用形状过大的样品的混凝土试件与入射杆之间由于没有完全无外力连接作用等原因而产生的横向惯性/侧限效应，样品自身应变率的强化展现程度上并非同所得到的概念一般清晰。虽然，对于压缩时增加力的作用使应变率达成的硬化效果的程度仍然存在争议，但对于压力强度的增多时高的应变率下发生的此类情况并非有误，这点经过对图2内容的分析也可得出这个结论。同时，有关于在外力作用较小的应变率的状态下结论的解析，对图2进行进一步的简化，得出图5。
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图5 高应变率下混凝土材料受到不同压缩时的应变率改变
通过对图5的分析可以得出，在应变率较高部分（此类说法是相较于改变率稍低部分）有一小部分实验数据中含有小于改变率为１S-1时相对的值，DIF有的会小于1，通过对图６中右边虚线框内的内容进行分解。根据以上的分析结论来看，所得数值在常态意义上不正常，因此此类数据纳入无效数据处理。同时，为使在较高应变率时，能够与较低应变率条件下预测的表达式保持连贯性，起点（ε＝１S-1）的 DIF设定为1.2。通过对大量实验数据的分析可以得出，很大一部分混凝土的动态压缩强度的DIF总体呈离散形分布并且具有一定的规律性。
结语
介于此前数量丰富针对的混凝土进行的力学检测数据，综合其所具有的特征及各个学者的结论进行分析，我们可以把划分成以下几个阶段：准静态前提下进行压缩时（ε≤5×10-5S-1）、较低低应变变化时受力阶段（5×10-5S-1＜ε≤1S-1）和较高应变变化时压缩阶段（1S-1＜ε≤750S-1），并对每个过程该材料所受的不同作用进行分析，得到以下结论：
（1）随着应变率的慢慢增加，同时混凝土受到压缩梯度的DIF也表现出增加的趋势，且具有相似的规律，即σd/σds＝A＋Blnε，σ＝σo（1＋Clnε）；
（2）在上面几个改变率的过程中，混凝土收到压缩梯度的 DIF的变化率与应变率呈正相关态势，应变率越高变化的就会越容易表现出来；
（3）混凝土材料的 DIF因静止压缩强度的改变，与应变率的相关性程度有略微差别，但不存在很大的差别，且静止压缩强度同DIF与lnε的拟线性递增趋势间没有明显的趋势，因此不将混凝土静止时单轴压缩力度在工程应用中对 DIF的改变放入考察范围。
参考文献
[1]潘峰.考虑细观结构的混凝土料动强度提髙机理研究[D].西安理工大学,2017.
[2]高光发.混凝土材料动态拉伸强度的应变率强化规律[J].高压物理学报,2017,31(05):593-602.