硅酸盐混凝土与岩石材料的动态力学性能比较研究

通过采用ＳＨＰＢ（分离式霍普金森压杆）装置对混凝土和岩石进行了五种不同应变率下的动态 压缩实验,由此得出两种材料的基本动态力学参数,从而进一步归纳出这两种材料的动态抗压强度、峰 值应变与应变率的关系,并引入比能量吸收对材料的动态破坏机制进行研究,明确两种材料的动态破坏 机制,这为今后的相关工程有序开展提供了丰富的理论指导,在保障工程顺利进行的同时,最大限度的 提高了工作效率。     

掺加粉煤灰的混凝土力学性能试验研究

从提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸变形角度出发,对混凝土添加不同掺量的粉煤灰,减少水泥的用量以降低水化热。对不同掺量粉煤灰混凝土进行了力学性能试验,试验结果表明粉煤灰对新拌混凝土的性能有良好的改善作用。     

骨料侵蚀程度对再生混凝土力学性能的影响研究

以不同骨料侵蚀程度和再生粗骨料取代率为变量,研究了再生混凝土的力学性能。试验分为3组,再生粗骨料的侵蚀程度分别为未侵蚀、交替侵蚀3次和6次,再生粗骨料取代率分别为0、25%、50%、75%、100%。利用再生混凝土单轴抗压试验方法,分析了再生混凝土的吸水率及力学性能。研究结果表明,骨料侵蚀程度和再生粗骨料取代率对再生混凝土的吸水率、抗压强度、峰值应变、应力-应变等有较大影响。     

尺寸效应对面板混凝土动态力学性能影响的试验研究

为研究尺寸效应对面板混凝土材料动态力学性能的影响,通过设计一系列试验,采用混凝土动静三轴仪试验仪对不同面板混凝土试件(Ф150 mm×150 mm、Ф150 mm×300 mm、Ф150 mm×450 mm)进行动态力学性能试验,得到面板混凝土极限抗压强度与应变速率的拟合关系式。结果表明,当面板混凝土试件尺寸相同时,试件的轴向抗压强度随着应变速率提高而增大,轴向峰值应变随之减小;当加载的应变速率相同时,试件的轴向抗压强度随着试件尺寸增大而减小,其轴向峰值应变也随之减小;当混凝土试件尺寸不同时,应变速率的提高对尺寸较小的试件的轴向抗压强度的增幅影响较大。最终通过数据回归分析,得出考虑尺寸效应影响的面板混凝土轴向抗压强度与应变速率关系的拟合曲线。     

用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态断裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件,在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论,利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷P(t),结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子KI(t),再由试件上应变片测得的起裂时间tf对应的临界动态应力强度因子KI (tf),即为混凝土的动态起裂韧度KId。试验表明,混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度,因为在动态加载情况下,圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外,还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。     

基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟

复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用PFC^2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。     

自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究

本文基于混凝土细观力学模型,将自密实堆石混凝土离散为自密实混凝土、块石及两者交界面3个组分构成的多相介质,建立了数值仿真模型。通过三相介质力学参数的基础性试验,分别取得3个组分的强度与本构关系。为检验模型可靠性进行了多组四点弯梁抗折试验。将细观仿真分析结果与试验进行了验证比较。结果表明,该模型能较好地模拟自密实堆石混凝土抗折试验全过程,得到的力-位移曲线及破坏形态与试验结果表现出良好的一致性。     

用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态起裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件,在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论,利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷,结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子,再由试件上应变片测得的起裂时间对应的临界动态应力强度因子,即为混凝土的动态起裂韧度。试验表明,混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度,在动态加载情况下,圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外,还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。     

自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究

自密实堆石混凝土作为一种新型复合材料，具有高度的非均质特性。本文基于混凝土细观力学模型，将其离散为自密实混凝土、块石及两者交界面构成的多相介质，建立了研究自密实堆石混凝土力学性能的数值仿真模型。首先，设计并实现了一种确定三相介质力学参数的基础试验，分别取得三组分的强度与本构关系；然后，为检验模型可靠性进行了多组四点弯梁抗折试验；最后将细观仿真分析结果与试验进行了验证比较。结果表明，该模型能较好地模拟自密实堆石混凝土抗折试验的全过程，得到的力-位移曲线及破坏形态与试验结果表现出良好的一致性，为数值仿真预测自密实堆石混凝土力学性能奠定了理论基础。     

基于二级配再生骨料的水工混凝土抗压强度研究

以取代率和骨料粒径为变量,采用5～30mm、20～30mm和5～20mm的再生骨料配制二级配水工混凝土,通过测试抗压、劈裂抗拉强度以及两者的关系,研究不同取代率和骨料粒径对水工混凝土强度的影响。试验表明：取代率相同情况下,5～30mm相较于20～30mm或5～20mm粒径的再生骨料二级配水工混凝土抗压强度高;取代率20%或40%时强度最大,其中20～30mm的再生骨料对力学性能影响最大;再生骨料取代率20%～40%且属于全级配取代时,混凝土劈裂抗拉及抗压强度达到最高。     

土石坝基础塑性混凝土防渗墙材料力学特性研究

本文通过大量的试验着重研究四周压力对塑性混凝土力学特性的影响，提示了塑性混凝土在四周压力加大时呈塑性破坏，其强度、峰值应变有极大的增加，而其初始模量基本无变化的特性、依据试验资料求得的参数，对一典型高土石坝深覆盖层塑性混凝土防渗墙的应力、位移进行了有限元计算，用剪应力动用水平和拉应力值判断其强度方面的安全程度，上述工作为塑性混凝土在中、高土石坝深覆盖层防渗墙中应用的可能性和合理性提供了重要论据。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

塑性混凝土立方体和圆柱体试件的力学特性数值模拟研究

为研究塑性混凝土立方体和圆柱体试件力学特性的差异,采用 FLAC3D 有限差分软件模拟了塑性混凝土单轴压缩试验,数值模拟得到的塑性混凝土单轴应力 - 应变关系与试验结果基本一致,说明采用 FLAC3D 开展塑性混凝土力学特性数值分析是可行的。在此基础上,分别开展了立方体和圆柱体塑性混凝土试件的三轴试验数值模拟,获得了塑性混凝土试件应力 - 应变曲线、峰值强度和峰值应变,并分析了两种试件位移云图。研究表明在相同参数下立方体试件峰值强度普遍比圆柱体试件偏大,峰值强度随着围压近似线性增长。     

浅谈泥浆技术在置换式塑性砼防渗墙施工中的应用

介绍了几个置换式塑性砼防渗墙施工项目中泥浆技术的应用情况,通过分析应用效果,说明了根据现场条件经试验确定泥浆性能(密度、粘度、泥皮厚度、失水量、稳定性、含砂率、pH值)标准值的重要性,并阐述了几种调整泥浆性能的方法。     

人工砂中碳颗粒对混凝土性能影响的试验研究

两河口水电站人工砂中含有悬浮碳颗粒,引起了混凝土用水量增加、含气量反复变化、施工性能不稳定等问题,从而增加了混凝土开裂的风险。利用混凝土试验,对比研究了不同的悬浮碳颗粒含量对混凝土用水量、胶砂用水量以及混凝土性能的影响,以期找出悬浮碳颗粒含量与混凝土性能之间的规律。结果表明:悬浮碳颗粒含量越大,混凝土用水量越高、引气剂掺量越大,但其对混凝土表面气泡、抗压强度、劈裂强度、弹性模量、极限拉伸值以及抗冲磨、抗冻、抗渗等耐久性能影响不大。在此基础上,采取了水洗降低碳颗粒含量、掺硅粉等控制措施,降低了胶凝材料用量,保证了混凝土质量。研究成果可为其他类似工程提供参考。     

水工结构破坏性动力模型试验仿真混凝土性能研究

在水工结构破坏性动力模型试验中,根据相似比控制模型材料的密度、弹性模量和强度等多项力学性能与原型材料对应相似是决定试验成果合理可信的关键技术。为改进和提高仿真混凝土的相似性,以粗骨料、细骨料、水泥为控制变量设计不同配比方案,对其力学性能进行测试,并进一步对比研究了不同细骨料及其不同组分对仿真混凝土性能的影响。试验研究发现,相比常用的硫酸钡粉和矿石粉,滑石粉作为细骨料可以有效降低仿真混凝土的强度和弹性模量,控制仿真混凝土的密度和拉压强度比接近常规混凝土,滑石粉不失为仿真混凝土细骨料的一种选择。试验得出重晶石砂、硫酸钡粉、矿石粉、滑石粉、水泥等不同组分对仿真混凝土材料性能的影响规律,可为确定相似比模型试验中仿真混凝土材料的配比提供有益参考。     

硫酸盐侵蚀作用下再生混凝土耐久性研究

为了研究不同再生粗骨料(RCA)取代率在干湿循环条件下对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,设计了再生粗骨料取代率为0、20%、50%与100%的4组配合比,分别检测混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度。同时采用电子显微镜扫描(SEM)和EDS技术,对硫酸盐侵蚀后再生混凝土微观结构变化及生成产物进行了分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀过程中,再生骨料掺量是影响再生混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度的重要因素。随着再生粗骨料的增加,再生混凝土经过硫酸盐侵蚀以后质量损失率增大,剩余相对动弹模量减小,抗压强度降低。再生粗骨料的掺入会削弱混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越大削弱效果越明显。     

高贝利特水泥混凝土的力学性能研究

针对混凝土大坝存在的“无坝不裂”问题，采用国家“九五”重点科技攻关成果-高贝利特水泥，研制了一种新型的抗裂性能较好的高性能大坝混凝土。对高贝利特水泥混凝土力学性能(包括强度性能、弹性模量、极限拉伸变形和体积变形性能等)试验结果进行分析，并与三峡工程目前使用的高性能大坝混凝土的力学性能进行的对比，说明高贝利特水泥混凝土具有良好的力学性能，抗裂能力稍优，是一种新型的高性能大坝混凝土，可望在今后的大坝混凝土工程或其它大体积混凝土工程中得到推广应用。     

沙漠砂混凝土动态力学性能数值模拟

沙漠砂混凝土动态力学性能非常复杂,利用SHPB进行沙漠砂混凝土动态冲击压缩试验,分析冲击速度对沙漠砂混凝土动态性能影响规律。编写沙漠砂混凝土圆形骨料随机分布程序,运用ANSYS/LS-DYNA软件对试件尺寸、冲击速度、粗骨料体积含量和粗骨料颗粒大小不同沙漠砂混凝土动态破坏过程进行模拟,分析试件尺寸、冲击速度、粗骨料体积含量和粗骨料颗粒大小对沙漠砂混凝土动态力学性能的影响规律。数值模拟表明:沙漠砂混凝土具有明显尺寸效应;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;随着粗骨料颗粒最大粒径增大,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势;随着粗骨料体积含量增大,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势,数值模拟结果为沙漠砂混凝土优化设计提供依据。