再生骨料对混凝土早龄期基本拉伸徐变的影响

通过再生混凝土早龄期基本拉伸徐变试验,研究品质不同的再生粗骨料、取代率不同的再生粗、细骨料和再生细骨料水洗预处理法对混凝土早龄期基本拉伸徐变的影响。试验结果表明：随着再生粗骨料、细骨料的取代率的增加,再生混凝土早龄期基本拉伸徐变随之增大;再生混凝土的早龄期基本拉伸徐变随再生混凝土中实际天然骨料体积含量的增大而减小;再生细骨料水洗预处理法降低了再生混凝土的早龄期基本拉伸徐变,降低幅度为4.1% ~ 7.9%。引入混凝土中实际天然骨料体积含量和再生细骨料取代率等参数,对现有的混凝土基本拉伸徐变预测模型M-Burgers进行修正,得到适用于再生混凝土早龄期拉伸徐变预测的模型。     

掺粉煤灰再生混凝土劈裂抗拉强度研究

随着水利建筑行业不断发展,大量的混凝土运用在水利工程建设中。水工混凝土建筑物拆除会产生大量的混凝土废弃物,废弃混凝土再利用就成为全世界热点问题。目前全世界公认的建筑垃圾绿色环保处理方式为废弃混凝土再生利用。采用劈裂试验研究再生混凝土抗拉破坏特征以及不同因素对再生混凝土抗拉强度的影响。试验结果表明:再生混凝土裂纹的部位主要在2个部位:1)再生粗骨料和水泥砂浆之间的界面过渡区。2)再生粗骨料的自身薄弱区;再生骨料混凝土的劈裂抗拉强度受再生粗骨料替代率与粗骨料母体混凝土强度影响较大;替代率减少、母体混凝土强度提高,再生骨料混凝土的劈裂抗拉强度性能表现良好。文中的研究成果可指导再生混凝土的应用。     

混凝土细观力学模型研究:非均质影响

本文在改进的混凝土随机骨料生成技术的基础上,基于连续介质力学的方法,采用非线性损伤本构关系描述混凝土细观各相组成--骨料、砂浆与界面的性能,建立了随机骨料数值模型与相应的细观单元参数选取方法;在算法上,通过对比二维与三维有限元隐式和显式解法求解混凝土细观力学问题所需内存及CPU时间,表明基于有限元显式解法可有效地减少内存及机时的耗费.在此基础上,引入细观各相组分力学性能的Weibull概率统计分布以表征材料的非均质性,进行了系统的研究.结果表明,细观各相组分的非均质性对混凝土力学性能具有重要影响,主要表现特征为材料力学性能的离散性与强度差异性.     

再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能试验研究

为更大化地提高再生骨料在工程中的利用效率及工程效益，本文将再生骨料应用于水工沥青混凝土。针对水工沥青混凝土防渗体在工作环境中可能出现的结构拉裂破坏等问题，在温度为-10～10℃及应变速率为10-5～10-2 s-1条件下对再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能展开试验研究。结果表明：随着温度的降低或应变速率的增加，试样的拉伸强度、拉伸模量增加，峰值应变减少，试样破坏截面中骨料断裂比例增加。基于试验结果采用对数型动态增强因子定量描述了应变率对拉伸力学参数的影响规律。与相同工况下天然骨料水工沥青混凝土拉伸性能对比，分析了两者拉伸性能的异同。结果表明再生骨料水工沥青混凝土各项拉伸力学性能较天然骨料水工沥青混凝土虽有一定程度的下降但其各项性能依旧满足规范设计要求。     

再生混凝土的抗压强度研究

设计并完成了28块再生混凝土立方体试块抗压强度试验,系统地研究了再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率、细骨料取代之间的关系。通过对比分析,再生混凝土的破坏过程和破坏模式与普通混凝土基本一致。再生粗骨料取代率对再生混凝土的抗压强度影响很大。再生混凝土的抗压强度比普通混凝土的要高。再生细骨料对混凝土的抗压强度影响较小。     

混凝土冲击破坏动力特性及能耗规律研究

为探究冲击速度和骨料率对混凝土动力特性及能量传递规律的影响,设计了骨料率为0、32%、37%和42%的混凝土试样,利用SHPB装置进行了速度为5、6和7 m/s的冲击压缩试验。系统分析了冲击速度和骨料率不同时混凝土动态变形、动强度增长及能量转化规律,并利用双因素方差分析法研究了冲击速度和骨料率对动强度的影响程度。结果表明：冲击压缩作用下,混凝土试样主要以拉伸劈裂破坏模式为主。混凝土动强度随骨料率和冲击速度的增大而增大,而且相较于骨料率,冲击速度对动强度的影响程度更大。冲击速度介于5 ~ 5.8 m/s时,DIF随骨料率的增加而增加;冲击速度介于5.8 ~ 7 m/s时,DIF随骨料率的增加而减小。混凝土试样透射能随冲击速度和骨料率的增大而增大,而反射能、吸收能和吸能占比均随冲击速度的增大而增大,随骨料率的增大而减小。     

钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切性能试验研究

采用Z型粘结试件直接剪切试验,研究钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切性能.分析了新混凝土钢纤维体积率、界面粗糙度、界面剂种类等对粘结面剪切性能的影响,得到了粘结面剪切应力-剪切滑移曲线.结果表明,钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度随界面粗糙度的增大而增加;不同的界面剂对粘结剪切强度有不同的影响;钢纤维改善了新老混凝土粘结面的剪切变形性能,在钢纤维体积率的一定范围内,随钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度、相对剪切极限变形均不断增加.在试验基础上,提出钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切应力-位移关系式和钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度的计算式.     

温度作用下细观混凝土敏感性分析

细观角度上混凝土是由骨料和砂浆组成的典型复合材料,砂浆和骨料的性能及相互作用影响混凝土宏观性能,为了研究高温下骨料和砂浆的热力学性能对混凝土温度场及应力场的敏感性,基于正交试验方法并采用有限元分析法对混凝土细观模型进行敏感性分析.结果表明,砂浆热力学性能对温度场、应力场的影响比骨料对温度场、应力场更为敏感,砂浆热力学性...     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。     

荷载与氯盐作用下再生混凝土大偏压柱受力性能

为研究再生混凝土柱在荷载与氯盐环境耦合作用下的受力性能,以再生骨料取代率、持荷大小、钢筋锈蚀率为变量,设计了10个钢筋再生混凝土大偏压柱构件,经过持续荷载作用状态下的通电锈蚀过程后进行承载力试验,以研究构件刚度、承载力、延性等特征,并取出钢筋测定实际锈蚀率。结果表明,随着再生骨料取代率、持荷的增大,构件锈胀裂缝数量增加、纵筋实际锈蚀率增大;构件刚度、承载力及延性均随再生骨料取代率增大而降低,但随持荷大小的变化规律各有不同;随着锈蚀率的增大,构件锈胀裂缝开展程度明显增加,构件刚度及承载力降低;锈蚀率超过3%时,构件延性随锈蚀率增大而降低,但当锈蚀率小于等于3%时,构件延性与未锈蚀构件相当。混凝土截面应变分布满足平截面假定,承载力试验结果与锈蚀钢筋混凝土柱承载力计算模型符合情况良好。研究结果可为再生混凝土柱在海洋环境中的应用提供参考。     

浇筑层面对砂浆力学及渗透性能的影响

根据初终凝时间浇筑不同间隔时间的层面试件,分别采用劈裂抗拉强度、超声脉冲、直流电通量及压水渗透等试验研究浇筑层面的结合情况,并利用扫描电镜观测的层面微观结构特征,试验结果表明：随着层面间隔时间的延长,劈裂抗拉强度、超声首波波幅降低,初始电流、渗透系数增大;层面试件的渗流满足经典Darcy定律,而无层面的本体试件渗流存在启动压力梯度,服从非Darcy渗流规律;劈裂抗拉强度与超声首波波幅的相关系数达到0.98,可采用超声脉冲测试预测层面的黏结强度;层面结构在初凝前后呈现出较大的差别,水化产物结构与本体较为接近,而初凝后浇筑的层间附近会形成连通的多孔疏松区,形成薄弱带。     

单向受拉状态下钢纤维混凝土的二次峰值强度

不同于普通混凝土在单向受拉实验中的仅有唯一峰值强度,在大量钢纤维混凝土拉伸实验的应力应变曲线中均出现了两次峰值强度现象。本文采用黏结滑移模型考虑纤维在混凝土开裂面上的桥接作用,确定了钢纤维轴向应力与裂缝宽度之间的关系。钢纤维混凝土开裂后,将基体的软化模量与纤维增强作用的切线模量之和,作为判断第二峰值的依据。该值始终为非负时,钢纤维混凝土的应力-应变曲线具有唯一峰值强度;否则,应力-应变曲线中将具有二次峰值强度,并提出了钢纤维混凝土峰值强度的三种可能情况。建立了有限元模型以模拟钢纤维混凝土的拉伸试验,进一步研究了钢纤维掺量、长径比对混凝土开裂后力学性能的影响。并提出了钢纤维混凝土的抗拉强度的计算公式,可以有效地预测钢纤维混凝土的抗拉强度。     

粗骨料含量对环氧树脂修复混凝土断裂性能的影响

通过开展环氧树脂修复混凝土梁的三点弯曲断裂试验,对比研究了混凝土修复前后的断裂性能,分析了粗骨料含量对双K断裂韧度和断裂能的影响.结果表明:环氧树脂修复可大幅提升试件的最大承载力,且临界裂缝口张开位移几乎不受影响.修复后混凝土的断裂性能可得到有效恢复和提升.其中,粗骨料含量为0(砂浆)、18％、36％和54％时,起裂韧...     

电缆绝缘层老化对接头界面压力的影响研究

为研究老化电缆绝缘层弹性模量变化对界面压力的影响,本文实测三根不同运行年限电缆绝缘的击穿场强与介质损耗角正切表征其电性能,以及在不同温度下的弹性模量表征力学性能。基于超弹性材料本构理论,计算电缆接头与本体装配后的界面压力,并建立电缆接头的二维轴向仿真模型,计算轴向上的界面压力。仿真与理论计算结果的对比表明,运用二维轴向仿真模型计算电缆接头与本体之间的界面压力的误差不超过3.2%,仿真模型计算的准确度可为研究接头轴向上的界面压力分布提供可靠的数据,虽然不同运行年限电缆绝缘层电性能不同,且弹性模量最大差异为29%,但界面压力仅变化0.275%。因此,全新接头与已运行一定年限的电缆装配后,仍能保证足够的界面压力。     

塑性混凝土弯拉性能

本文基于塑性混凝土弯拉试验,系统研究纤维类型和掺量、硅灰和粉煤灰掺量等对塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和韧性的影响。研究结果表明,掺入塑性混凝土中的纤维、粉煤灰和硅灰起到了增强和增韧作用,使塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度的增加。随纤维掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均呈现以纤维掺量为0.9 kg/m3时达到最大的先增加后减小的趋势,峰值割线模量有不同程度降低,纤维掺量0.9 kg/m3时峰值割线模量的降幅最大;随粉煤灰掺量在一定范围内的增大,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度提高,峰值割线模量有所降低;随硅灰掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度显著增大,峰值挠度、弯拉荷载-挠度曲线的下包面积以及峰值割线模量均有不同程度的增加,但荷载-挠度曲线的捏缩现象明显。在此基础上,建立了塑性混凝土弯拉荷载-挠度曲线和韧性的计算公式。     

基于CT图像的混凝土细观力学层次模型重建

基于已研究的混凝土随机模型和CT重建模型,本文从混凝土CT扫描切片入手,结合已有模型的特点,根据CT数的物理含义,依据自行编制的程序,重建了混凝土模型。模型以CT图片为基础,考虑了CT图像中的所有信息,包括骨料的形状、级配、孔洞等。对骨料和砂浆结合部位进行了考虑,摒弃以前加接触单元的方法,在骨料和砂浆之间加了一层界面单元,并对模型进行了动压、动拉荷载作用下的力学分析,与CT物理试验结果进行对比验证。结果表明:该模型可以很好的进行混凝土数值试验。