不同取代率的橡胶混凝土力学性能试验研究

应用液压伺服机和材料剪切设备,对5种橡胶取代率的橡胶混凝土进行单轴受压、单轴劈拉和纯剪试验,得到不同加载工况下橡胶混凝土的破坏形态和力-变形曲线,并由力-变形曲线提取特征值,对比分析不同橡胶取代率的橡胶混凝土基本力学性能.结果表明:在5种橡胶取代率下,橡胶混凝土的基本受力性能和破坏机理均类似,同时其力-变形曲线发展趋势也基本一致,与橡胶取代率大小无关;随着橡胶取代率的提高,橡胶混凝土单轴受压破坏整体性相对较好,单轴劈拉和纯剪破坏断面逐步变得不平整,橡胶颗粒脱落量也随之变多;受橡胶取代率提高的影响,橡胶混凝土单轴抗压强度、劈拉强度和剪切强度逐步降低,破坏位移逐步提高,塑性变形能力逐步增大,其中抗压强度降低幅值最大为60.67%,剪切强度最大降低49.85%,劈拉强度最大降低58.38%.研究结果对橡胶混凝土的工程应用具有一定意义.     

普通混凝土与轻集料混凝土的受压动力性能

为探究混凝土结构的动力特性,对轻集料混凝土与普通混凝土进行了10种应变率下的单轴受压动力性能试验,得到了2种混凝土应力-应变曲线及不同工况下的破坏形态特征.根据试验所得应力-应变曲线提取试件的峰值应力、峰值应变和弹性模量,同时对不同加载工况下试件破坏形态进行动力特征对比分析.结果表明:静动力应变率下普通混凝土的破坏形态主要是黏结材料破坏,而轻集料混凝土的破坏形态主要是轻骨料剪切破坏;随着应变率的提高,2种混凝土峰值应力、弹性模量均有明显提高,但轻集料混凝土较普通混凝土受加载应变率的动力影响更为明显;普通混凝土、轻集料混凝土峰值应变随应变率变化较小但其离散性较大.同时根据试验结果建立了普通混凝土与轻集料混凝土的应变率与峰值应力、弹性模量的关系公式,峰值应力和弹性模量经无量纲化处理后的值与相对应变率的对数值成线性关系.     

不同侧向应力作用下轻骨料混凝土力学性能研究

从轻骨料混凝土双轴受力状态和粘结性能2个角度出发,研究不同侧向应力作用下轻骨料混凝土的力学性能。结果表明:双轴压-压工况下,侧向应力较大或较小时,试件呈现劈裂或剪切破坏形态,峰值应变绝对值随侧向应力增加而减小;双轴拉-压工况下,无论侧向应力为何值,试件均呈现劈拉破坏形态,峰值应变随侧向压力增加而减小;粘结滑移曲线在不同侧向拉力时,升高段和降低段呈现非同种特性,平均粘结强度随侧向拉力均值的增加而降低。基于Kupfer提出轻骨料混凝土双轴力学性能新破坏准则,可以良好描述轻骨料混凝土在侧向应力作用下的破坏规律。     

再生大骨料自密实混凝土力学性能研究

通过抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值压应变、静态弹性模量和应力-应变关系试验,研究了自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径对再生大骨料自密实混凝土(RCASCC)力学性能的影响。采用数据拟合的方法对国内外典型混凝土单轴受压应力-应变模型中的相关系数进行了修正,给出了适用于RCASCC的单轴受压本构模型,分别建立了RCASCC抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量与自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径的函数关系式,并对4种本构模型的拟合程度进行了比较分析。结果表明:所拟合的三次多项式型曲线和三角函数型曲线与实际应力-应变关系吻合程度相对较高。     

超高强高性能混凝土的力学性能研究

本文较系统地研究了C100～C150超高强混凝土的各种强度性能及变形性能,包括超高强混凝土的劈拉强度、抗折强度、与钢筋的粘接强度、棱柱体强度、应力-应变曲线特征、变形模量、泊桑比等。研究表明:随着超高强混凝土抗压强度的提高,其劈拉强度、抗折强度与抗压强度的比值,较高强混凝土的低,较普通混凝土的更低。超高强混凝土的应力-应变关系呈直线,受压破坏时呈突然爆炸式破坏,证明了超高强混凝土脆性破坏的比普通混凝土和高强混凝土进一步增大。经过研究,得出了各种强度指标、变形模量及峰值应变与混凝土抗压强度的回归关系式,加深了对超高强混凝土的力学性能的理解和认识。为今后超高强混凝土的应用也奠定了必要基础。     

少量陶粒对普通混凝土物理力学性能的改善效果

为了改善普通混凝土的物理力学性能,以等体积页岩陶粒取代普通粗骨料的方式,对少陶粒混凝土的干表观密度、导热系数、抗压强度、劈拉强度、弹性模量、应力-应变曲线分别进行了试验研究。结果表明,抗压强度、劈拉强度和弹性模量均随取代率增加呈先增大后减小的变化趋势,并在10%时达到最大值;干表观密度和导热系数则均呈线性减小关系;应力-应变曲线仍然符合过镇海模型(1982)。     

再生粗骨料取代率对约束再生混凝土动态力学行为的影响

通过箍筋约束再生混凝土棱柱体动态力学性能试验,获取不同再生粗骨料取代率下约束再生混凝土单轴受压动态应力-应变关系全曲线|研究取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律。不同再生粗骨料取代率、体积配箍率或应变率下约束再生混凝土应力-应变曲线形状无明显区别,曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显。随着再生粗骨料取代率的增加或应变率的提高,下降段曲线随之变陡|箍筋约束在很大程度上可以改善再生混凝土的脆性,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓。再生粗骨料取代率对受压峰值应力和极限应变的影响规律不明显|随着再生粗骨料取代率、加载速率或箍筋约束的提高,约束再生混凝土受压峰值应变均随之增大。初步提出受压峰值应变的再生粗骨料取代率影响因子模型。根据初始弹性模量变化规律,提出不同取代率下约束再生混凝土受压初始弹性模量计算公式。     

再生大骨料混凝土单轴受压本构关系

对4组不同堆石取代率的再生大粒径骨料(粒径为80~150mm)自密实混凝土进行了单轴受压试验,测得其承载力,并绘制应力-应变曲线.研究结果表明,再生大骨料自密实混凝土棱柱体轴心受压应力-应变关系曲线基本接近直线,其比例极限和强度极限接近,只有微小的塑性变形,破坏呈突发式纵向破坏.     

高性能轻骨料混凝土高温后受压本构关系研究

通过对无纤维全轻混凝土、无纤维次轻混凝土、钢纤维全轻混凝土、钢纤维次轻混凝土进行25、200、400、600、800℃五个温度水平的高温后力学性能试验，研究高温作用对未掺钢纤维和掺入不同体积掺量钢纤维增强轻骨料混凝土力学性能的影响。研究结果表明：随受火温度升高，高性能轻骨料混凝土的强度、弹性模量逐渐下降，立方体抗压强度和弹性模量下降幅度大于轴心抗压强度，纵向峰值应变和横向变形逐渐增大，应力-应变曲线渐趋扁平，上升段线性段比例变小，曲线与横轴包围面积逐渐减小;高性能全轻和次轻混凝土均表现出比普通混凝土更好的抗火性能，但是在高温800℃后，高性能轻骨料混凝土也发生了爆裂，掺入钢纤维后并没能消除爆裂现象，但是减小了高温后试块的表面裂缝宽度；钢纤维改善了高温前后轻骨料混凝土的力学性能，使高温前后轻骨料混凝土的弹性模量和峰值应变均有一定程度的提高。通过回归分析，建立高性能轻骨料混凝土的单轴受压分段应力-应变本构方程，其与试验结果吻合较好。     

不同取代率再生混凝土基本力学性能试验研究

为研究不同取代率再生混凝土基本力学性能,应用液压伺服机和材料直剪仪对五种不同取代率再生混凝土分别进行受压、劈拉和剪切试验研究,得到不同加载方式下再生混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过试验研究结果分析,主要得到以下结论:随着再生料取代率的提高,再生混凝土受压强度和劈拉强度均有明显逐步降低的趋势,剪切强度普遍高于普通混凝土;同时再生混凝土受压和劈拉强度对应变形随着再生料取代率的提高有一定的降低但变化较小,然而再生混凝土剪切强度对应变形相比于普通混凝土有一定的提高。试验结果对不同取代率再生混凝土的工程应用提供了基本理论依据。     

碱激发混凝土单双轴压强度和变形特性研究

为研究复杂应力状态下碱激发混凝土的强度和变形,进行了普通骨料碱激发和轻骨料碱激发混凝土的单双轴受压试验,并与传统的普通骨料和轻骨料水泥混凝土的力学特性进行了对比.研究表明:单双轴压应力状态下,碱激发混凝土应力-应变曲线上升段中的线性部分较传统的水泥混凝土有所提高,下降段表现出较大的脆性,且碱激发混凝土受压破坏的微观机制与传统的水泥混凝土有较大区别;碱激发混凝土双轴压强度包络线近似为圆形,而传统的水泥混凝土近似为细长椭圆形;基于本文试验结果,对常用的Kupfer-Gerstle普通混凝土强度准则进行修正后,提出了碱激发混凝土的双轴压强度准则.     

普通混凝土局部受压与偏载力学性能试验研究

利用液压伺服机对普通混凝土局部受压与偏载力学性能进行试验研究,设置4种不同加载面积与6种不同偏载位置的加载工况,得到混凝土试件破坏形态与应力-应变曲线,提取应力-应变曲线峰值应力与峰值应变特征参数,对比分析不同加载面积和偏载位置混凝土力学性能,主要得到以下结论:不同加载面积下混凝土峰值应力和弹性模量随着加载面积的减小而逐步增大,峰值应变却随之减小,其中峰值应力与加载面积系数呈冥函数关系;偏载作用下,混凝土中心受压峰值应力高于偏心约束受压,偏心约束受压峰值应力高于偏心边角受压。研究结果较好地说明了混凝土局部受压与偏载作用下的力学性能。     

钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

采用100%烧结膨胀页岩陶粒作为粗细骨料,以占胶凝材料总质量20%的粉煤灰等质量替代水泥作为胶凝材料,按绝对体积直接计算法设计并制备了钢纤维全轻混凝土。以水泥强度等级（42.5和52.5）、钢纤维体积率（0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%）为参数,进行了钢纤维全轻混凝土轴心抗压试验研究,分析了钢纤维全轻混凝土单轴受压破坏形态及其应力-应变曲线特征。结果表明：钢纤维全轻混凝土单轴受压应力-应变曲线的峰值应力及其对应应变随钢纤维体积率和水泥强度等级的提高呈现增大趋势;钢纤维体积率的增加使试件的破坏形态由脆性向塑性转变。结合相关文献研究成果,对轻骨料混凝土（砂轻混凝土、全轻混凝土）和钢纤维轻骨料混凝土（钢纤维砂轻混凝土、钢纤维全轻混凝土）单轴受压应力-应变曲线进行了综合分析,提出了两类混凝土单轴受压应力-应变曲线统一计算模型及其特征点计算公式。     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

乌鲁木齐地区C30自密实混凝土力学性能试验研究

为研究乌鲁木齐地区C30自密实混凝土力学性能,采用乌鲁木齐地区常用原材料配制C30自密实混凝土和普通混凝土,对配制出的混凝土进行立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和受压应力-应变曲线试验,对自密实混凝土和普通混凝土的试验结果进行对比分析。试验结果表明:自密实混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度高于普通混凝土,且自密实混凝土后期承载力显著提高;自密实混凝土横向应变、纵向应变及泊松比随应力水平的发展趋势与普通混凝土相同;自密实混凝土峰值应变略低于普通混凝土。     

自密实混凝土抗压强度尺寸效应试验研究

为探究自密实系列混凝土抗压强度尺寸效应,设计3种不同立方体尺寸普通混凝土、轻骨料混凝土、自密实普通混凝土和自密实轻骨料混凝土,应用液压伺服机对混凝土进行单轴受压试验研究,通过试验得到不同尺寸自密实系列混凝土破坏形态和抗压强度特征值,对比分析自密实系列混凝土抗压强度尺寸效应,主要得到以下结论:自密实系列混凝土受压破坏形态基本相同,随着立方体尺寸的增大,混凝土破坏后的完整性相对较好,使用轻骨料的混凝土破坏主要是页岩陶粒的剪切破坏,使用碎石的混凝土主要是水泥胶凝层的剪切破坏;四种混凝土均具有明显的尺寸效应,随着试件尺寸提高,混凝土抗压强度均逐步降低;随着混凝土实测抗压强度的提高,受尺寸效应影响,混凝土强度变化值相对较大,混凝土种类对混凝土抗压强度尺寸效应影响相对较小。同时基于尺寸效应律提出了自密实系列混凝土抗压强度尺寸效应计算方程和混凝土尺寸效应统一计算方程。     

普通混凝土和轻骨料混凝土双轴加载试验研究

为研究混凝土双轴力学特性,采用岩石真三轴仪对普通混凝土(OPC)与轻骨料混凝土(LWAC)进行双轴压-压与双轴拉-压试验,得到2种混凝土在不同侧向应力作用下的破坏形态、应力-应变曲线以及应力-应变曲线特征值,对比分析其主应力变化趋势及破坏机理.结果表明:OPC双轴受力破坏主要是界面过渡区破坏,LWAC则是页岩陶粒骨料破坏;双轴压-压工况条件下,受侧向压应力影响的LWAC主压应力提高幅度低于OPC;双轴拉-压工况条件下,受侧向拉应力影响的OPC主拉应力降低幅度高于LWAC.最后,基于Kupfer双轴压-压与双轴拉-压破坏准则建立了定侧向加载下OPC与LWAC的双轴压-压、双轴拉-压破坏准则方程.     

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

钢纤维轻骨料混凝土准静态力学性能研究

采用NYL-2000型压力试验机和SHT4106型电液伺服万能试验机,分别对基体强度等级为LC60,钢纤维体积率(Vf)为0~3%的钢纤维轻骨料混凝土(SFRLAC)进行立方体抗压、劈拉、轴压试验,测得SFRLAC立方抗压强度、劈拉强度、轴压强度和应力-应变曲线。试验结果表明:随Vf的增加,SFRLAC抗压强度逐渐增大,但增幅有限,劈拉强度增幅明显,最大可达122%;钢纤维的掺入可显著提高基体轻骨料混凝土(LC)的韧性,弹性模量也随Vf的增大缓慢增长,但增幅逐渐减小。观察其破坏形态可发现:钢纤维的掺入改善了LC的脆性破坏形态,使其具有一定的塑形破坏形态,且Vf越大,其塑形破坏体现越明显,破坏程度越小。