混凝土单轴压缩短时蠕变破坏幂律行为研究

依据Voight经验公式对混凝土蠕变破坏幂律行为进行了理论研究,设计了两种形状、两种配合比的试样,通过单轴压缩分级加载短时蠕变试验对混凝土蠕变破坏幂律行为进行了验证,讨论了幂指数α与混凝土单轴压缩峰值应力、脆性指标、蠕变破坏强度、单位体积吸收能的关联.结果 表明:混凝土单轴压缩分级加载短时蠕变破坏会呈现幂律行为;棱柱体试样的幂指数α均高于同配合比B、C的立方体试样;同形状试样的幂指数α随配合比的变化、脆性指标的降低呈降低趋势;同配合比试样的幂指数α随脆性指标的降低呈降低趋势;幂指数α还随混凝土单轴压缩峰值应力的提高、蠕变破坏强度的提高、单位体积吸收能的增大呈降低趋势.     

粗骨料最大粒径对混凝土受早期扰动后力学性能的影响

为研究粗骨料尺寸对混凝土受早期扰动后力学性能的影响,根据粗骨料最大粒径的不同将试验分为5组,通过振动台对凝结硬化期的混凝土施加扰动,研究了粗骨料最大粒径存在差异时,混凝土力学性能受扰动的影响程度.结果 表明,扰动使各组混凝土试件的抗压强度和抗折强度较基准混凝土下降,粗骨料最大粒径不同,受扰混凝土强度的降低程度也不同.粗骨料最大粒径为16 mm时,扰动使混凝土抗压强度降低18.5％,抗折强度降低30.0％,混凝土受扰损伤因子最大,达到了11.7％,对扰动的影响最敏感;粗骨料最大粒径为20 mm时,受扰混凝土抗压强度仅下降4.9％,抗折强度下降9.2％,受扰损伤因子最小,仅为2.4％,对早期扰动的敏感度最低.SEM分析和压汞测试结果均显示混凝土受扰后裂缝和孔隙增多,粗骨料最大粒径16 mm的混凝土微观形貌和孔隙结构受扰动的影响最大,佐证了扰动对混凝土宏观力学性能影响的结果.     

粗骨料对透水混凝土性能的影响研究

试验研究了粗骨料品种、粗骨料粒径、胶骨比等对透水混凝土力学性能和透水性能的影响,结果表明:采用天然骨料配制的透水混凝土的各项性能均优于采用再生骨料配制的透水混凝土;对于同一来源的粗骨料,骨料粒径越大,配制的透水混凝土透水性能越好,力学性能则略有降低;相同品质和粒径的再生骨料配制的透水混凝土,随胶骨比增加,混凝土透水性能逐渐降低,力学性能却呈增加趋势。     

再生混凝土单轴受压下多重界面过渡区的破坏机理研究

为研究再生粗骨料混凝土在单轴受压荷载下的破坏特性,使用数字图像相关技术记录混凝土立方体在破坏过程中的应变变化规律,并结合显微硬度测试、背散射电子成像技术等观测手段对界面过渡区的宽度和孔隙率进行定量表征。试验结果表明,分别经骨料强化和砂浆强化后,再生混凝土的抗压强度较未处理试样提升了17.86%和35.55%,说明砂浆强化更有利于提升再生混凝土的抗压强度。骨料强化可以提升老砂浆显微硬度值,降低老骨料-老砂浆界面过渡区孔隙率;砂浆强化可以提升新砂浆显微硬度值,降低老骨料-新砂浆界面过渡区以及新-老砂浆界面过渡区的孔隙率。经强化处理后的特定界面产生贯通裂缝的概率降低。     

分形理论在火药破碎研究中的应用展望

分析、评述、展望了分形理论在火药粒破碎研究中的应用。提出了一个基于通过研究火药力学特性与分维数关系,研究火药破碎的方法。附参考文献16篇。     

纤维弹性模量对轻骨料混凝土气泡分形维数和耐久性影响

本文主要对掺入低弹性模量的聚丙烯纤维和高弹性模量的玻璃纤维之后的混凝土与不掺加纤维混凝土进行对比,通过混凝土硬化孔隙分析仪测得混凝土气泡参数,采用分形思想,对混凝土内部气泡空隙进行数学分形分析,推导分形维数D;对掺入两种不同弹性模量纤维的混凝土的气泡参数进行对比,找出其变化规律以及主要气泡参数与混凝土抗冻耐久性之间的联系.得到可由分形维数D的大小判断轻骨料混凝土耐久性强弱的结论.     

混凝土冲击破坏的分形研究

利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验装置,对混凝土进行不同应变率等级的冲击压缩试验,研究了冲击破坏后混凝土试件碎块的尺度分布规律及其分形特征.结果表明:随着应变率的提高,试件破碎程度逐渐增大,碎块平均尺寸不断减小,碎块质量分布由粗粒端向细粒端移动;冲击破坏后混凝土试件的碎块尺度分布具有明显的分形特征,其冲击破坏分维值随应变率的增大近似呈幂函数式增长,且冲击破坏分维越大,试件碎块平均尺寸越小,试件破碎越严重;混凝土冲击破坏分维的变化与其动态力学性能指标间具有密切联系,随着冲击破坏分维的增大,动态压缩强度、动态峰值应变及动态压缩韧性均不断增大.     

再生混凝土单轴压缩应力-应变关系试验研究

分别采用传统集料替代法和相同砂浆体积法(EMV方法)配制与对比普通混凝土同流动性、同强度的再生混凝土,制作150 mm×150 mm ×300 mm棱柱体试件,标准条件养护28 d后,测定其单轴受压应力-应变全曲线.试验结果表明,与传统方法相比,EMV方法配制的再生混凝土的弹性模量、峰值应变以及延性等性能均接近于对比普通混凝土.     

单颗粒橡胶球撞击破碎的实验研究

对天然橡胶球进行单颗粒、低温撞击破碎实验,通过分析破碎产物的粒度分布,考察颗粒的撞击速度、破碎温度、板靶撞击角度和橡胶球初始粒径对破碎过程的影响规律。结果表明:颗粒撞击速度和破碎温度对天然橡胶球破碎产物粒度分布的影响最大;撞击角度在0~45°之间变化时,撞击角度对破碎产物的粒径分布影响不显著;颗粒的初始粒径越小,破碎产物中细颗粒所占的百分比越大。     

基于图像处理技术的粗骨料形状特征对自密实混凝土工作性的影响研究

为研究球体率作为粗骨料形状特征的定量评价指标的可行性,基于图像处理技术,应用Image-Pro Plus软件测定了四组形状特征不同的粗骨料球体率,在粗骨料级配不变的前提下,研究了球体率对粗骨料堆积空隙率与自密实混凝土工作性的影响.结果表明,不规则粗骨料颗粒的含量与粗骨料球体率呈正相关关系;当粗骨料球体率从0.5240增大到0.5922时,粗骨料堆积空隙率呈先减小后增大的趋势,自密实混凝土的坍落扩展度逐渐增大,T500逐渐减小,间隙通过性能与抗离析性能逐渐提高.通过建立粗骨料球体率与自密实混凝土工作性的定量关系式,能够确定满足一定工作性要求的球体率,进而达到控制粗骨料质量的目的.     

泡沫混凝土单轴压缩破坏特性的细观数值模拟

在细观层次,泡沫混凝土可看作是由大量气泡以及水泥浆体这两相材料复合而成的.为了模拟具有高含量气泡的泡沫混凝土,在假设气泡为圆形和球形的条件下,结合随机游走算法与随机搜索算法,创建了泡沫混凝土的二维和三维几何模型.使用混凝土断裂损伤的本构模型,对数值试件进行了单轴压缩破坏的力学特征分析.探究了泡沫混凝土试件从初始微小裂缝直至被压缩破坏的全部过程,得到了泡沫混凝土的应力-应变曲线.结果 表明:具有相同气泡尺寸及比例和相同气泡含量,而气泡位置分布不同的泡沫混凝土在抗压强度上有一定的差异性,但峰值应变和初始弹性模量基本保持不变;如果泡沫混凝土的气泡含量不同,那么它的极限抗压强度和峰值应变的变化趋势是不同的,并且随着试件的气泡含量增加,极限抗压强度会快速降低,而峰值应变虽然也会有所降低,但降低的趋势较为缓慢.这与真实的泡沫混凝土在单轴压缩时的破坏过程是一致的.这也说明:数值试验也能够较好的模拟泡沫混凝土在单轴压缩下被破坏的全过程.     

单轴受压地质聚合物再生混凝土损伤特性及本构模型研究

建筑固体废弃物与工业固体废弃物的协同、高效处置对固体废弃物的综合利用有着重要意义。本文采用CT扫描技术与数字体相关法,对单轴受压地质聚合物再生混凝土的损伤演化特性进行分析,并以此建立单轴受压地质聚合物再生混凝土损伤本构模型。研究结果表明,地质聚合物再生混凝土内部非均匀应变场的产生是其发生破坏的主要原因,考虑数值特征和空间特征的损伤因子与应变呈5次函数关系,基于应变等效原理建立的损伤本构模型可以较好地表征在荷载作用下的应力-应变关系。本研究可以为地质聚合物再生混凝土在工程上的应用提供理论基础和技术支撑,同时为再生混凝土的力学损伤研究提供新方法。     

活性粉末混凝土单轴循环压缩试验条件下力学特性研究

通过对3种钢纤维体积含量(0％、2％、4％)活性粉末混凝土在较长龄期(3年)进行单轴循环及常规单轴压缩试验,得到其在对应加载制度下轴向及径向应力应变全曲线数据.比较分析了3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在两种加载制度下峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式及轴应力体应变曲线的异同,并对RPC基本力学性能随钢纤维体积含量增加的变化规律进行了定量分析.结果 显示:峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式只与钢纤维体积含量有关,与加载制度无关;活性粉末混凝土峰值强度、轴向峰值应变、泊松比随钢纤维体积含量的增加而增大;对3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在单轴循环压缩试验条件下的滞回性能也进行了详细分析.     

高强珊瑚混凝土(HSCC)单轴受压性能试验研究

骨料强度低、缺陷明显导致珊瑚混凝土难以应用于高强度或特殊防护结构。采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土(HSCC),系统测试了HSCC的基本力学性能、单轴受压性能和孔隙率等。结果表明:优化骨料粒径和配合比制备的HSCC强度等级为C105,轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.86~0.94;未掺加纤维的HSCC失效模式为爆炸性破坏,掺加体积率为0.43%的聚丙烯纤维(PPF)的HSCC表现出明显的延性破坏特征,破坏后在20%~30%极限强度时进入残余强度转折点;HSCC孔隙率约在4.7%~6.9%,干表观密度为2 230~2 310 kg/m³,表面宏观孔洞较少,通过扫描电镜发现骨料边缘填充情况较好。     

自燃煤矸石骨料混凝土单轴受压破坏特征及强度分析

对取代率为100％的自燃煤矸石粗、细骨料单掺及同掺的混凝土立方体和棱柱体试件,进行了单轴抗压试验,探讨了不同自燃煤矸石粗、细骨料对混凝土破坏特征和强度的影响.结果表明:所有试件破坏过程相似,经历了弹性变形、裂缝出现、裂缝发展、直至破坏四个阶段,但随着自燃煤矸石骨料掺量的增大,混凝土应力-应变曲线上升段的斜率变小,峰值应变变大,破坏形式由斜截面剪切转为纵向劈裂;自燃煤矸石骨料周围增强的界面区及与水泥砂浆较为良好的弹性协调性,在一定程度上弥补了自身强度低对混凝土强度的不利影响;自燃煤矸石骨料的内养护和表面活性作用,使单掺自燃煤矸石细骨料混凝土的长期强度增进率较高,但单掺粗骨料及同掺粗、细骨料混凝土的长期强度,受粗骨料自身强度低的影响发展空间有限.     

硫酸盐侵蚀下混凝土单轴压缩力学行为模拟及孔隙特征研究

为了研究硫酸盐侵蚀下混凝土力学行为及内部孔隙结构的变化规律,本文对在0%、10%、15%、20%四种不同质量分数硫酸钠溶液浸泡210 d的混凝土试件进行单轴压缩试验,并通过PFC^2D软件模拟应力场分布以研究试验过程中裂缝演化规律,并结合核磁共振分析其浸泡后内部孔隙分布情况。结果表明:混凝土的峰值应力、弹性模量均随浸泡浓度的增大而下降;根据PFC^2D模拟结果,在单轴压缩过程中混凝土内部最早出现张拉裂缝,随后裂缝继续扩展,逐渐出现张拉与剪切复合裂缝,最终形成一条沿对角线贯穿的剪切裂缝;硫酸盐侵蚀后混凝土T₂分布曲线有3个波峰,内部孔隙主要以微孔、小孔为主,随着浸泡浓度的增长,其微孔逐渐向小孔转化,导致混凝土的T₂峰1幅值和面积逐渐增大。     

单轴压缩固化泥炭土的弹塑性损伤模型试验研究

为了研究固化泥炭土的力学性能,将机制砂作为填充材料,水泥和磷石膏作为胶结材料,针对昆明泥炭土开展了一系列固化试验。根据固化土体的无侧限抗压强度试验和单轴循环加-卸载试验,讨论了泥炭土在不同水泥掺量和磷石膏掺量下的固化效果。基于损伤理论和应变等效性假设,建立了单轴压缩状态下固化泥炭土的弹塑性损伤模型。研究结果表明:固化泥炭土抗压强度随水泥掺量的增加而增大,同时随着磷石膏掺量的增加,强度增长速率表现为先增大后减小的趋势。固化泥炭土的应力-应变滞回曲线呈下部不闭合的新月形,且在塑性开始和接近破坏阶段不闭合区域面积较大,说明这两个阶段产生较大的能量损耗。最后,考虑水泥掺量和磷石膏掺量的影响,根据试验结果采用曲线拟合的方法,得到了固化泥炭土弹塑性损伤本构模型的各项参数。