考虑应变软化的再生混凝土应力-应变全曲线方程

由于影响因素较多,确定再生混凝土的应力-应变全曲线性能需要积累较多的研究结果。采用0、50%和100%3种取代率,70 mm×70 mm×148 mm棱柱体试件,电-液伺服试验机,等位移速率加载,进行了再生混凝土单轴受压试验,获得了再生混凝土全曲线。试验表明:随取代率的增加,再生混凝土弹性模量略有减少,峰值应变逐渐增加,曲线上升段的略有差异。50%取代率组强度极限时试件的裂缝发展稳定性较差,100%取代率组峰值应力低变形能力较好。根据试验结果分析了应变软化现象,建立了再生混凝土考虑软化现象的全曲线方程。     

高温后再生混凝土三轴受压本构关系

对高温后再生混凝土圆柱体试件(Ф100×200mm)进行了常规三轴加载试验,获得了高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线,拟合了高温后再生混凝土三轴受压本构方程.结果表明:在单向应力下,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线有比较明显的尖峰.随着侧向围压的增加,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线逐渐变得平缓和丰满.高温后再生混凝土三轴受压本构关系曲线变化趋势与普通混凝土类似.所拟合出的高温后再生混凝土三轴受压本构方程能较好拟合试验结果.     

再生混凝土临界破坏特征及单轴压缩损伤本构方程

制作了5组不同再生粗骨料取代率的再生混凝土棱柱体试件并进行单轴压缩试验,采集棱柱体试件单轴受压全过程声发射(AE)参数,绘制单轴压缩应力-应变曲线。通过分析声发射能量参数,绘制压缩破坏过程中时间-声发射累计能量曲线,采用幂函数Power公式对该曲线进行拟合,将试验曲线与拟合曲线进行对比,结合能量加速释放理论对再生混凝土损伤过程声发射能量释放规律进行分析;将声发射累计能量突增的时刻视为临界破坏点,用受压全过程采集的声发射振铃计数定义损伤变量,考虑再生掺量带来的初始损伤,用再生粗骨料取代率百分数定义再生参数,借助Weibull统计方法与损伤理论建立声发射损伤演化模型,建立考虑再生粗骨料初始缺陷影响的声发射损伤本构方程,并将新建方程拟合应力-应变曲线与试验曲线进行对比。结果表明：拟合曲线与试验曲线吻合良好,新方程能够较好地描述再生混凝土的损伤演化过程。     

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。     

废弃纤维再生混凝土的本构关系

为了研究废弃纤维体积掺量和长度、再生骨料掺入量及水灰比对废弃纤维再生混凝土力学性能的影响,采用棱柱本试件与刚性元件组合的方法,测定了废弃纤维再生混凝土的应力-应变全曲线.试验表明:废弃纤维可以明显提高再生混凝土的轴心抗压强度.废弃纤维再生混凝土的峰值应变随着水灰比、废弃纤维长度、废弃纤维体积掺量和再生骨料掺量的增加而增大;峰值应力随着水灰比和再生骨料掺入量的增加而减小.当废弃纤维长度为19mm、体积掺量为0.16％时,轴心抗压强度相对于普通再生混凝土的提高幅度最大.废弃纤维再生混凝土的应力-应变曲线分为上升段和下降段,通过拟合相关参数,提出了应力-应变全曲线方程用分段有理分式表达,拟合结果与试验数据较吻合.     

废弃纤维再生混凝土简支单向板承载力研究

在两端简支条件下,对两块废弃纤维再生混凝土板,一块再生混凝土板和一块普通混凝土板进行了静载试验,旨在测量废弃纤维再生混凝土楼板在静载荷载作用下的应力、应变、挠度及裂缝分布,以及试件的变形及裂缝开展情况;然后通过ABAQUS有限元分析软件对四块试验混凝土板在与试验同等条件的前提下进行模拟分析。与试验数据进行对比后,模拟结果与试验结果能够得出一致结论。通过分析底板开裂荷载、极限承载力以及各板破坏特征,将废弃废弃纤维参入再生混凝土中可以改善再生混凝土的力学性能,废弃纤维能够与钢筋协同工作。     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

锂渣钢筋混凝土偏心受压试件力学性能研究

通过对8根尺寸为250mm×200mm×1400mm不同取代率的锂渣钢筋混凝土偏心受压试件进行试验研究,观察其破坏形态,收集相关数据,得到了试件的荷载-混凝土应变曲线、荷载-钢筋应变曲线、荷载-侧向挠度曲线,并对各曲线进行对比分析,研究其受力性能。研究结果表明,掺锂渣混凝土偏压试件的破坏过程、破坏形态与普通混凝土偏压试件基本一致,掺入锂渣对偏心受压试件的极限承载力有一定提高作用。通过将计算承载力与试验所得承载力进行对比,发现采用现行的规范计算公式计算锂渣钢筋混凝土偏心受压承载力是可行的,有足够的安全储备。     

冻融循环后自密实混凝土单轴受压应力-应变曲线试验研究

为研究新疆地区自密实混凝土冻融循环后单轴受压应力-应变曲线,采用新疆地区原材料配制自密实混凝土,制作27个100 mm×100 mm×400 mm棱柱体抗压试件,经历0、25、50、75、100、125、150、175、200次冻融循环后,进行单轴受压应力-应变曲线试验。分析了不同冻融循环次数对自密实混凝土峰值应力、峰值应变、泊松比、和单轴受压应力-应变曲线的影响。结果表明:峰值应力随着冻融循环次数的增加而降低;在25、50次冻融循环时,峰值应变逐渐减小,50~200次冻融循环时,峰值应变随着冻融循环次数的增加逐渐增大;泊松比随着冻融循环次数的增加而减小;纵向应力-应变曲线随着冻融循环次数的增加渐趋扁平,与横轴的包围面积减小,自密实混凝土吸收能量的能力变弱。     

聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两因素,设计制作了7组混凝土试件,通过单轴受压应力-应变全曲线试验,研究了聚丙烯纤维对混凝土力学行为的影响。采用声发射信号采集系统同步监测混凝土内部损伤演化过程,分析了聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理。结果表明,聚丙烯纤维显著改善了混凝土的峰后延性和抗压韧性。混凝土试件贯通裂缝形成时,声发射撞击数突增,应力迅速下降,损伤发展较快。随着纤维体积掺量增加,试件声发射累计撞击数逐渐增大;纤维长径比为280时,声发射累计撞击数最大。聚丙烯纤维混凝土破坏时剪切裂纹所占裂纹总数比重较大,试件呈现剪切破坏形态。     

PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinylalcoholfiber reinforced cementitious composites简称PVA-FRCCs)是一种高性能纤维增强水泥基复合材料。采用棱柱体试件(150 mm×150 mm×550 mm)研究其单轴受压力学性能。单轴受压试验直接获得了棱柱体试件的应力-应变全曲线,从而获得峰值应力、峰值应变、弹性模量,并系统分析了纤维体积掺量对上述参数的影响。通过对试验数据和已存模型比较获得一个能够描述其应力-应变曲线的非线性本构模型。     

高温后再生混凝土的变形性能试验

再生混凝土高温性能直接影响到再生混凝土结构的火灾安全。进行了粗骨料替代率分别为0、25%、50%、75%、100%的再生混凝土棱柱体(100 mm×100 mm×300 mm)在经历常温,150、300、450、600、750℃各温度后的单轴受压变形性能试验,获得了不同粗骨料取代率再生混凝土经历不同高温后完整的应力应变曲线,得到了高温后弹性模量和峰值应变。试验表明,在同一再生粗骨料取代率下,随着经历的温度升高,再生混凝土单轴受压应力应变曲线上升段与下降段越来越平缓,其弹性模量逐渐降低,峰值应变逐渐增大,其变化幅度随温度大小不同有所变化。高温后再生混凝土弹性模量和峰值应变随着再生粗骨料取代率的变化并不呈现单一的变化规律,而是随温度大小而不同。     

重复加载下再生混凝土单轴受压应力应变关系

通过重复加载试验,获得了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土单轴受压的应力-应变曲线,提出了重复加载下再生混凝土单轴受压的本构方程及其简化形式,并采用其他研究者的试验结果进行了验证。结果表明:再生混凝土试件的破坏过程与普通混凝土类似,且再生混凝土试件表面斜裂缝与轴线方向夹角更大;再生混凝土重复加载时的骨架线和单调加载曲线较为吻合,当再生粗骨料取代率变大时二者之间的差别趋于变大;提出的重复加载下再生混凝土单轴受压本构模型具有较高的计算精度,且其简化形式计算效率更高。     

弹性橡胶混凝土压、弯变形性能试验研究

对普通混凝土、橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土进行了单轴受压及四点弯曲荷载作用下变形性能的试验研究,得到了各组混凝土的单轴受压应力-应变全曲线及弯曲荷载作用下的荷载-挠度曲线,并对单轴受压应力-应变全曲线进行了拟合,得出了全曲线方程及拟合参数。结果表明,橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压应变峰值分别是普通混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下的极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。说明橡胶及纤维的掺入大大提高了普通水泥混凝土的韧性及变性性能。     

高温后再生砂浆单轴受压应力-应变关系试验研究

为得到高温后再生砂浆单轴受压应力-应变关系,对72个70.7 mm×70.7 mm×216 mm不同再生细骨料取代率的再生砂浆试件进行单轴受压试验,实测了20~800℃温度作用后试件的应力-应变全曲线,分析了再生砂浆的高温性能,以及再生细骨料取代率和经历温度对再生砂浆峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比、体积应变和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明:不同再生细骨料取代率的砂浆试件高温后的表面颜色均经历灰色、浅红、灰白的过程,温度高于400℃以后开始出现裂缝、掉皮、疏松等现象;再生砂浆试件高温后质量损失率高于普通砂浆试件,温度高于400℃以后各类砂浆试件的质量损失率保持稳定;相同温度下,随着再生细骨料取代率的增加,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增加,弹性模量减小,脆性更加显著;随着温度的升高,峰值应变逐渐增大,而峰值应力、弹性模量与体积应变临界点对应的应力比均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平。通过回归分析,建立了再生砂浆高温后峰值应力、峰值应变、弹性模量与温度的关系计算式,以及单轴受压分段式本构方程。     

高温后纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过306个150mm×150mm×300mm纤维纳米混凝土棱柱体试块在25~800℃后的单轴受压试验,探讨钢纤维体积率、纳米材料掺量和高温对纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线的影响。结果表明,纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线可分为弹性阶段、裂缝稳定发展阶段、裂缝失稳扩展阶段和破坏阶段;随钢纤维体积率和纳米材料掺量的增大,应力-应变曲线逐渐饱满,峰值应力和峰值应变均有一定程度的提高,曲线下包面积逐渐增大;随温度升高,应力-应变曲线趋于扁平,弹性段逐渐变短,峰值应力显著降低,峰值应变增大,应力-应变曲线下包面积减小。通过对试验数据的综合分析,建立了考虑纤维、纳米材料和温度影响的纤维纳米混凝土轴压应力-应变曲线数学模型。     

再生粗骨料含量对混凝土力学性能的影响

本实验目的是研究再生粗骨料取代原来混凝土中石子的含量后对混凝土力学性能的影响,再生粗骨料的来源为废弃混凝土。将其按要求压碎后以0~100%的取代率(中间级差为10%)取代原混凝土中的石子含量,得到11种再生混凝土。在每种取代率的混凝土下制作3个标准混凝土立方体试块(150 mm×150 mm×150 mm),3个标准混凝土棱柱体试块(150 mm×150 mm×300 mm),3个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试件共得到33个标准混凝土立方体试块,33个标准混凝土棱柱体试块,33个150 mm×150 mm×550 mm试件。然后按照标准试验方法进行力学性能试验。通过实验测得不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应力应变变化曲线、弹性模量等力学性能指标之间的关系。实验结果表明:当粗骨料取代率不断增加后,再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度呈现不断上升趋势,抗折强度呈现先上升后降低趋势,而弹性模量总体呈现下降趋势。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

循环荷载作用下聚丙烯纤维混凝土受压应力-应变关系研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两个因素,设计制作54个混凝土试件,通过单轴循环加载试验,研究聚丙烯纤维混凝土的力学行为。试验结果表明：与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土试件破坏形态为延性破坏;其循环受压应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变关系曲线近似一致;聚丙烯纤维的掺入可显著改善混凝土的循环受压力学行为,提高混凝土的受压韧性、峰后延性和滞回耗能能力,减小其刚度退化和应力劣化程度,但对其峰值强度、弹性模量和塑性应变影响较小;聚丙烯纤维掺量影响较纤维长径比影响更为明显。基于试验结果,参考《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）,建立聚丙烯纤维混凝土单轴受压弹塑性损伤本构模型,可为聚丙烯纤维混凝土结构设计、工程应用和相关规程修订提供理论依据。     

膨胀剂对钢管再生混凝土柱轴压性能影响的试验研究

为了减少核心再生混凝土的收缩变形,防止钢管与核心再生混凝土脱离,在再生混凝土配合比设计时掺入不同掺量的膨胀剂。对6根再生混凝土替代率相同、膨胀剂掺量不同的钢管再生混凝土短柱进行了轴压试验,通过试验获得了试件的极限承载能力、荷载位移关系曲线、荷载与横向应变及纵向应变曲线。结果表明:掺入适量的膨胀剂能提高钢管再生混凝土短柱的轴压极限荷载,但掺量过大反而会使试件的核心再生混凝强度和轴压极限荷载下降。     

废弃纤维再生混凝土力学性能及受压本构关系研究北大核心

对废弃纤维再生混凝土力学性能及其单轴受压本构关系进行了试验研究。通过8组废弃纤维再生混凝土配合比试验,研究了抗压强度、弹性模量、泊松比和峰值应变随纤维长度、骨料用量和纤维掺量改变时的变化规律;采用数据拟合的方法建立了废弃纤维再生混凝土抗压强度、弹性模量、泊松比和峰值应变随纤维长度、骨料用量和纤维掺量而改变的函数关系式,并与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》给出的单轴受压应力-应变关系曲线进行了对比。