动荷载下沙漠砂混凝土破坏过程数值模拟

动荷载作用下沙漠砂混凝土力学特性非常复杂,编写了沙漠砂混凝土二维粗骨料随机分布程序,对沙漠砂混凝土力学特性和破坏形态进行模拟,分析粗骨料粒径大小和体积含量对沙漠砂混凝土动态力学性能影响。数值模拟表明:随着粗骨料颗粒最小粒径增大,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小;粗骨料颗粒最大粒径小于20 mm时,随着粗骨料颗粒最大粒径增大,沙漠砂混凝土峰值应力呈逐渐增大趋势,粗骨料颗粒最大粒径大于20 mm时,随着粗骨料颗粒最大粒径增大,沙漠砂混凝土峰值应力呈逐渐减小趋势;随着沙漠砂混凝土粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势。     

沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土动态特性影响数值模拟

沙漠砂混凝土动态特性非常复杂。将沙漠砂混凝土看作水泥砂浆和粗骨料组成二相复合材料,利用ANSYS/LS-DYNA对试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量不同沙漠砂混凝土动态破坏过程进行模拟,分析试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量对沙漠砂混凝土动态特性影响规律,并对沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土动态破坏模式进行探讨。研究表明:随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势,沙漠砂替代率20%时,沙漠砂混凝土峰值应力达到最大;随着试件尺寸增大,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小;保持沙漠砂替代率和试件尺寸不变,随着粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势。     

二级配凸多边形骨料随机分布混凝土动态特性

骨料是混凝土重要组成部分,对混凝土力学性能有很大影响。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对二级配凸多边形骨料随机分布混凝土动态特性进行数值模拟,分析凸多边形粗骨料体积含量、粒径大小和试件尺寸对二级配混凝土动态特性的影响规律。结果表明:二级配凸多边形骨料随机分布混凝土表现出率敏感性和尺寸效应;二级配混凝土承载能力随粗骨料最大粒径的增大而降低;随着粗骨料中间粒径和粗骨料体积含量增大,二级配混凝土承载能力呈先增大后降低趋势;随粗骨料最小粒径的增大,二级配混凝土承载能力逐渐降低。     

粗骨料颗粒尺寸对混凝土力学性能的影响试验

混凝土骨料颗粒尺寸是近几十年来一个十分重要的研究方向。建立水泥砂浆、骨料及两者间的粘结带构成的三相非均匀细观复合材料模型,通过保持相同的骨料百分比及颗粒级配,研究最大粗骨料粒径对混凝土材料力学性能及其细观破坏机制的影响,发现最大粗骨料尺寸对混凝土试件强度的影响具有一定优势范围,当粗骨料最大粒径为20～40mm时极限应力基本不变,当粗骨料最大粒径大于40 mm时,极限应力快速下降;此外,最大粒径的尺寸对混凝土的破坏机制有明显影响,随着粗骨料粒径的增加,材料从渐进累积型破坏逐渐向脆性突然型破坏转变。研究结论可为进一步从细观角度研究混凝土材料提供参考。     

橡胶混凝土的应力-应变曲线试验

为研究橡胶颗粒粒径和掺量对橡胶混凝土的峰值应力、峰值应变、割线模量和泊松比的影响变化规律,以C25强度的普通混凝土为基准,用60目胶粉、1～3 mm胶粒及3～6mm胶粒等体积取代细骨料,配制成100 mm×100 mm×300 mm橡胶混凝土棱柱体试件,通过应变片测定橡胶混凝土在轴心压力作用下的应力-应变曲线.结果表明:与基准混凝土相比,橡胶混凝土的峰值应力、峰值应变和割线模量均较小,且有随着橡胶掺量增大而减小的趋势;橡胶混凝土的泊松比前期比基准混凝土大,后期比基准混凝土小;橡胶颗粒粒径越小时这种差距越大,总体上表现出与橡胶颗粒粒径及掺量之间具有合理的相关关系.     

粗骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能的影响

为了探究粗骨料粒径对珊瑚混凝土的静态力学性性能,采用RMT-150实验机结合材料力学相关知识,对连续级配粗骨料粒径为5～16mm(J0)及单一级配粗骨料粒径为5～10mm(J1)、10～16mm(J2)、16～20mm(J3)和20～25mm(J4)进行静态抗压抗拉试验,并且对比分析实验结果,探究不同粗骨料粒径珊瑚混凝土的力学性能。研究结果表明：粗骨料粒径为5～10mm的时候珊瑚混凝土的抗压抗拉强度达到最佳,随着骨料粒径的增大,珊瑚混凝土的抗压抗拉强度呈现先增加后减小的趋势。适当的粗骨料粒径能够提升粗骨料混凝土的静态抗压抗拉强度。     

骨料物性对商品混凝土收缩性能的影响

本文研究了粗骨料最大粒径、针片状颗粒含量、砂的种类及含泥量对商品混凝土收缩性能的影响。结果表明:粒径较小的粗骨料配制的混凝土收缩率较大;粗骨料中针片状颗粒含量越高,混凝土收缩率越大;砂的含泥量越高,混凝土强度越低且收缩性率越大;使用人工砂生产商品混凝土时,宜将人工砂与天然细砂混合使用;为提高混凝土的强度及减少混凝土收缩,应严格控制粗骨料的针片状颗粒含量和砂含泥量。     

高温后再生混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

利用废弃混凝土经机械破碎后制成的再生粗、细骨料,制作168个不同再生粗、细骨料取代率尺寸为100mm×100mm×300mm的再生混凝土试件,经历20～800℃作用后进行单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了不同再生粗、细骨料取代情况和经历温度对再生混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明：相同温度作用后,随着不同再生骨料取代率的增加,峰值应变增大,弹性模量减小,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增大,脆性增大;随着经历温度的升高,峰值应变与泊松比先降后增,并在温度400℃后增幅最大,而峰值应力与弹性模量均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平,与横轴包围面积显著减小;再生粗、细骨料单独掺入对混凝土受力性能的影响比较一致,同时掺入时性能退化较快。通过回归分析,建立各组再生混凝土试件单轴受压分段式应力-应变本构方程。     

粗骨料对混凝土氯离子扩散影响的模拟与试验

用数值模拟建立了三维随机骨料模型,分析了不同粗骨料形状、含量、粒径以及多粒径组合粗骨料对混凝土氯离子扩散的影响,并结合快速氯离子迁移系数法进行了验证.结果表明：相同体积粗骨料的形状特征参数越小,氯离子扩散受到的阻碍作用越明显;在一定浓度范围内,氯离子扩散系数随着粗骨料含量的增加逐渐减小;当粗骨料体积分数确定时,氯离子扩散系数随着粗骨料粒径的增加而减小;在相同体积分数下,氯离子扩散系数随着多粒径组合粗骨料粒径数的增加而增加.     

低温作用下沙漠砂替代率和粉煤灰掺量对混凝土抗压强度影响

为研究低温作用下沙漠砂替代率和粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响,进行单掺沙漠砂、单掺粉煤灰、双掺沙漠砂和粉煤灰混凝土在室温,-10,-20,-30℃时的抗压强度试验,分析温度、沙漠砂替代率和粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响规律,建立混凝土抗压强度与温度、沙漠砂替代率和粉煤灰掺量之间回归关系模型。试验结果表明:随着温度降低,低温下混凝土抗压强度呈增大趋势,低温后混凝土抗压强度随温度降低呈减小趋势;对于单掺沙漠砂混凝土,混凝土抗压强度随沙漠砂替代率增加呈先增大后减小趋势,沙漠砂替代率50%时混凝土抗压强度最大;对于单掺粉煤灰混凝土,混凝土抗压强度随着粉煤灰掺量增加呈减小趋势;对于双掺沙漠砂和粉煤灰混凝土,沙漠砂替代率50%,粉煤灰掺量10%时,混凝土抗压强度最大。     

沙漠砂混凝土高温后劈裂抗拉强度试验研究

为了研究沙漠砂混凝土高温后劈裂抗拉性能,进行了628个100 mm×100 mm×100 mm沙漠砂混凝土试件高温后劈裂抗拉强度试验,分析沙漠砂替代率和受火温度对沙漠砂混凝土高温后劈裂抗拉强度的影响,建立沙漠砂混凝土高温后劈裂抗拉强度劣化模型。研究表明:沙漠砂混凝土劈裂抗拉强度随着温度升高呈现先增大后减小趋势;随着沙漠砂替代率增加,高温后沙漠砂混凝土劈裂抗拉强度亦呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率40%时,沙漠砂混凝土劈裂抗拉强度达到最大值。     

发泡球粒粒径对混合轻量砂强度影响试验研究

为确定发泡球粒粒径对混合轻量砂的强度影响规律,采用三轴固结不排水试验系统研究发泡颗粒混合轻量砂在不同配比下(2～6 mm范围内4种不同发泡颗粒平均粒径,水泥掺入比13%和20%,发泡颗粒体积比为1.8)的强度特性。试验结果表明：发泡颗粒混合轻量砂是一种结构性土体,其应力-应变关系曲线具非线性、多阶段性、应变硬化和应变软化特性。Mohr破坏包络线有折线形和直线形2种表现形式,取决于自身结构强度和所选取的固结压力。变形模量和抗压强度具有可调节性,随水泥掺入比增大而增大。配比一定时,随发泡颗粒粒径增大,变形模量线性减小,抗压强度呈指数递减。黏聚力和内摩擦角均随着发泡颗粒粒径的增大而呈递减的趋势,但内摩擦角减小的幅度较小。水泥含量对黏聚力影响较大,对内摩擦角影响不明显。发泡颗粒粒径在2～5 mm范围内增大时,单价降低率远远大于强度衰减率,继续增大优势不明显,粒径为5～6 mm时,制样难度大大增加。综合考虑,推荐采用4～5 mm粒径的发泡颗粒进行工程设计。     

骨料粒径对混凝土界面过渡区弹性模量与黏结强度影响预测

由于弹性模量和强度是混凝土力学性能重要指标,而界面过渡区又是混凝土材料组成中的重要一相,因此对界面过渡区的弹性模量和黏结强度的研究十分必要。基于随机骨料模型,根据混凝土试件的真实配合比,计算出各骨料粒径区间的面积含量,对骨料颗粒进行随机投放,分别建立了骨料最大粒径20、40、60、80 mm的凸多边形随机骨料细观模型,以砂浆和混凝土的弹性模量和抗压强度实测值为依据,采用反演法确定界面过渡区的力学参数。数值分析的结果表明:骨料粒径对界面过渡区黏结强度有很大影响,随着骨料粒径的增大,其黏结强度逐渐减小;界面弹性模量随着骨料粒径增加变化很小。     

膨润土对塑性混凝土力学性能的影响及微观机理

通过室内常规三轴压缩试验，分析了膨润土对塑性混凝土应力-应变曲线和主要力学指标的影响，并采用扫描电镜和X射线衍射等技术揭示了其宏观力学特性演变的微观机理.结果表明：随着膨润土掺量的增加，塑性混凝土体积膨胀变形量逐渐减小，应力-应变曲线表现出更加显著的延展性，峰值应力明显减小，峰值应变逐渐增大，模强比呈增加趋势，黏聚力先增后减，内摩擦角先减后增.掺入膨润土可大幅增加塑性混凝土微观颗粒的孔洞通道，低掺量膨润土发挥出较好的骨料间隙填充效果，削弱了颗粒棱角，提高了结构的致密性；当膨润土掺量过高时，界面过渡区出现低黏结团聚体，颗粒表面粗糙度增加.膨润土对塑性混凝土宏观力学性能的影响主要是由塑化效应增加颗粒孔隙通道和固化效应填充颗粒间隙两者协同作用的结果 .     

天然火山渣轻骨料混凝土骨料体系对混凝土性能的影响研究

为研究粗骨料堆积密度变化及砂率变化对火山渣轻骨料混凝土性能的影响,通过改变不同单粒级骨料体积含量来改变粗骨料堆积密度和砂率,并测试新拌混凝土的工作性能以及硬化混凝土的力学性能。研究表明:当最大公称粒径为16mm的单粒级火山渣粗骨料与最大公称粒径为10mm的单粒级火山渣粗骨料两粒级体积比为7∶3时,达到最紧密堆积,此时混凝土最密实,抗压强度最高;火山渣粗骨料与火山砂细骨料体积比为7∶6时,即砂率为46%时,火山渣轻骨料混凝土具有最佳的工作性与力学性能。     

基于2D随机骨料模型的C80混凝土参数分析

利用DIGIMAT和ABAQUS联合建立细观混凝土2D随机骨料模型,模拟了粗骨料的分布、形状、含量以及界面过渡区性能、孔隙率对C80高强度混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响,并将模拟结果与各参数对低强度混凝土的影响进行比较。结果表明:粗骨料的分布模式对混凝土的基本力学性能几乎没有影响,不同分布形式下混凝土立方体抗压强度最大相对误差为4.18%; 不同形状的粗骨料对混凝土力学性能有着不同的影响,圆形和椭圆形状粗骨料的模拟结果与试验值更为接近; 不同骨料含量下混凝土立方体抗压强度呈现出先减小后增大的趋势,轴心抗压强度则是先减小后增加再减小,劈裂抗拉强度在粗骨料含量为33%时达到最大值4.61 MPa,之后便逐渐降低; 随着孔隙率的增加,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均逐渐减小,劈裂抗拉强度在孔隙率为1.5%时降低较多,孔隙率为2%时有所上升。     

早龄期混凝土氯离子扩散试验研究

通过试验研究了养护时间、骨料级配、水灰比、骨料体积含量和最大骨料直径对早龄期混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明,早龄期混凝土氯离子扩散系数随着养护龄期的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大;早龄期混凝土氯离子扩散系数随着骨料体积含量和最大骨料粒径的增大而减小;也发现骨料级配对早龄期混凝土氯离子扩散系数有一定的影响。     

高应力剪切条件下粗砂与混凝土结构接触面颗粒破碎试验研究

通过在RMT-150B岩石力学系统基础上自行改进的高应力直剪仪,对不同含水率的粗砂与不同硬度和粗糙度的混凝土结构接触面进行粗砂与混凝土结构接触面颗粒破碎试验研究。结果表明,高法向应力粗砂与混凝土结构接触面直剪试验后颗粒级配曲线相较于试验前的曲线所对应出的颗粒粒径含量,随粒径的减小呈现出先减小后增加趋势,在颗粒粒径为0.25~0.074mm段,试验前后两级配曲线相互靠拢,对应粒径的含量变化较小;干粗砂破碎相较于含水的粗砂总体上破碎率较大,大粒径颗粒砂随含水率增大破碎量增大,小粒径颗粒砂随含水率增大呈现破碎减小状态,而含水率的大小对颗粒破碎影响相差不大;结构接触面的混凝土强度为C20、C30,粗糙度为3mm时,颗粒相对破碎率最小,结构接触面的混凝土强度为C40、C50表现与之相反;随着混凝土强度的增加,粗糙类型-破碎率曲线随粗糙度波动的敏感度变小,在混凝土结构接触面强度为C40时粗糙类型-破碎率曲线随粗糙度波动敏感度最小。     

粗粒组对细粒类填土力学性质的影响分析

粗粒组含量、粗粒粒径对细粒类填土应力-应变特性及抗剪强度具有重要影响。通过单变量原位大面积剪切试验分析了不同粗粒组含量下细粒类填土的应力-应变特性和抗剪强度,并对原位测试土体进行室内试验的颗粒分析,进而分析粒径对细粒类填土的抗剪强度和应力-应变特性的影响规律。试验结果分析表明:土样的峰值剪应力与粗粒组含量呈正相关关系,当试样颗粒限定粒径d_(60)在0.020～0.050 mm时,随着颗粒限定粒径的增大土体的峰值强度和内摩擦角φ增大,而粘聚力c缓慢减小;当颗粒粒径d_(60)大于0.050 mm,随着颗粒限定粒径的增大,土体的峰值强度和内摩擦角φ增大幅度、粘聚力c减小幅度均加大。     

混凝土边界效应层中粗骨料的分布特征

采用数字图像分析技术对混凝土边界效应层中的粗骨料分布特性进行了测定.结果表明：边界效应层内混凝土的粗骨料体积分数和颗粒数较少;骨料体积分数分布曲线可简化为上升和水平2段;当级配合理时,混凝土边界效应层厚度大致等于粗骨料的最小粒径;根据试验结果给出了普通混凝土（粗骨料最小粒径为5 mm）边界效应层粗骨料体积分数分布曲线计算公式.