冲击荷载下全珊瑚混凝土动力特性

以珊瑚砾石、珊瑚砂为粗、细骨料,并拌和海水、水泥制备全珊瑚混凝土.利用分离式霍普金森杆(SHPB)系统进行应变率为30.12～143.32s~(-1)的冲击加载试验,获得全珊瑚混凝土试件的动态单轴压缩应力-应变曲线,并研究了其动态强度增长、能量耗散、破坏模式及破碎分形的应变率效应.结果表明:全珊瑚混凝土试件动态强度增长因子(DIF)与应变率的0.5次方呈线性正相关,且高于同等级普通硅酸盐混凝土;全珊瑚混凝土试件总应变能、弹性能和耗散能均与应变率呈线性正相关,耗散能比率随总应变能增加而增大;不同于普通混凝土胶结面的破坏形态,全珊瑚混凝土试件的破裂面往往贯穿于珊瑚骨料;全珊瑚混凝土试件破碎分形维数与其对数应变率呈线性正相关,利用分形维数可定量表征全珊瑚混凝土的破碎程度.     

冲击荷载下高流态地质聚合物混凝土的强度特性

以矿渣、粉煤灰为原材料,NaOH,Na2CO3为碱激发剂,制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土（highly fluidized geopolymer concrete, HFGC）, 并采用经波形整形技术改进后的100分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置测试了HFGC在冲击荷载下的强度特性,包括动态劈裂拉伸强度和动态压缩强度.结果表明：HFGC的动态强度特性表现出了明显的应变率相关性,其增强因子可用平均应变率的对数线性表示;动态劈裂拉伸状态下的应变率敏感阀值为5.027s-1,动态压缩状态下的应变率敏感阀值为28.89s-1,动态劈裂拉伸强度的应变率敏感性要比动态压缩强度强;HFGC的动态强度特性的定性趋势与普通混凝土一致,但与普通混凝土相比,HFGC的应变率敏感性因其具备特有的无机缩聚三维氧化物网络结构而更为明显,可以更有效地发挥其在冲击荷载作用下的整体强度特性.由此可见,HFGC是应变率敏感材料.     

再生混凝土与普通混凝土动态冲击强度对比研究

为研究混凝土材料的动态抗压强度应变率效应,试验分别制作了水灰比为0.4的普通混凝土和再生粗骨料取代率为50%的再生混凝土试件,并分别做立方体静态抗压试验和霍普金森杆(SHPB)动态冲击压缩试验。试验结果表明,50%再生骨料取代率的再生混凝土的静力强度高于普通混凝土,在动态冲击下,两种混凝土的峰值应力和峰值应变均随应变率的增大而增大,表现出明显的应变率效应;普通混凝土在高应变率下抗压强度增幅及DIF增幅分别为34.4%和34.1%,均高于再生混凝土,说明普通混凝土的应变率敏感性要高于再生混凝土。     

不同养护龄期下再生粗骨料混凝土拉伸本构关系

采用MTS疲劳试验机进行了再生粗骨料混凝土轴向拉伸试验,研究分析再生粗骨料取代率对不同养护龄期下再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的影响规律,并提出了再生粗骨料混凝土拉伸本构关系模型.研究结果表明:再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的上升段斜率较普通混凝土低,下降段随着再生粗骨料取代率提高与养护龄期的增长而变陡;再生粗骨料混凝土的弹性模量随着养护龄期的增长呈线性增长,当荷载超过50%之后,其变形模量的下降速度快于普通混凝土;早龄期再生粗骨料混凝土的拉伸峰值应变随着再生粗骨料取代率的增大而增长;养护龄期低于7d时,再生粗骨料混凝土的抗拉强度增长速率快于普通混凝土;再生粗骨料混凝土的拉压比随着养护龄期的增长而下降.     

再生混凝土的单轴压缩动态力学性能EI北大核心CSCD

利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化规律.结果表明:不同应变速率下再生混凝土的单轴压缩应力-应变全曲线具有相似性,随着应变速率的提高,其抗压强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变则逐渐减小;当取代率为100%时,再生混凝土表现出更显著的应变速率敏感特性;随着应变速率的提高,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与微结构应变率效应机理、宏观非线性本构行为之间表现出良好的一致性.     

再生混凝土的冲击力学特性及本构模型研究

为了解再生混凝土的冲击力学性能,以粗骨料全取代下的再生混凝土试样为材料,利用霍普金森压杆对其进行不同冲击气压下的动态单轴压缩试验,对其动力学特性进行分析,结果表明：冲击荷载下,再生混凝土的应力-应变曲线分为3个阶段,即线弹性阶段、塑性发展阶段和破坏阶段;当应变率小于60 s-1时,再生混凝土的应力-应变曲线存在明显的回弹现象;再生混凝土的动力学参数存在明显的应变率增强效应,其中动态峰值应力与应变率呈线性关系,动态弹性模量与应变率呈指数关系,动态应力增长因子与应变率的自然对数呈指数关系;建立的基于界面脱黏损伤的再生混凝土动态本构模型与试验曲线吻合度良好,该模型可以表征再生混凝土在冲击荷载下的本构曲线特征。为再生混凝土冲击力学性能、动力参数及本构关系的研究提供指导和依据。     

模型再生混凝土单轴受压动态力学特性试验

试验设计了再生粗骨料取代率为100%的模型再生混凝土（MRC）、模型普通混凝土（MC）、再生粗骨料取代率55%的模型再生混凝土（MCP）和模型砂浆（MM）4种试件,在不同应变速率下进行单轴受压试验。研究表明：随着加载应变速率的提高,试件应力-应变曲线形状相似,峰值应力和弹性模量表现出增大的趋势,峰值应变的变化无明显规律;MRC、MC、MCP试件破坏时裂缝最先出现在界面区附近,然后逐渐发展直至贯通,随着应变速率的提高,裂缝较宽且开展更快,试件完全断裂成若干碎块;模型再生混凝土静态强度越低,峰值应力和弹性模量增长越大,动态效应越显著;再生粗骨料取代率为55%时,峰值应力和弹性模量增长最大;模型砂浆试件的动态效应最显著,模型普通混凝土和模型再生混凝土次之,且相差不大。     

珊瑚骨料与天然火山渣混凝土的配制及性能研究

分别采用天然火山渣和珊瑚骨料配制轻骨料混凝土,研究了骨料预湿处理对天然火山渣混凝土和珊瑚骨料混凝土拌合物性能、抗压强度的影响,并对比研究了LC50天然火山渣和珊瑚骨料与同强度等级C50石灰石混凝土的抗氯离子渗透性能和早期收缩性能。试验结果表明,骨料预湿拌制工艺对于混凝土后期强度增长作用明显;天然火山渣与珊瑚骨料混凝土的抗氯离子渗透性能比普通混凝土差,而天然火山渣和珊瑚骨料都能有效抑制混凝土的早期收缩,3 d的收缩率不到普通混凝土的一半。     

大骨料混凝土在动态三轴拉压压应力状态下的强度

采用大型混凝土静、动态三轴液压伺服试验系统,比较了大骨料混凝土试件和湿筛二级配混凝土试件在动态三轴拉压压应力状态下的强度特征.结果表明:2种试件的破坏均为典型的拉伸破坏,裂缝垂直于拉应力方向;动态抗拉强度随应变率的增大而增大,随压应力的增大而减小;抗拉强度增长系数与应变率比的对数呈线性关系;大骨料混凝土试件的动态抗拉强度及其对应变率的敏感性均比湿筛二级配混凝土试件的要小.在八面体应力空间中建立了破坏准则,为大体积结构的非线性分析和抗震设计提供了试验依据.     

定侧压下大骨料混凝土的动态双轴破坏准则研究

利用静、动三轴试验机对定侧压下的大骨料混凝土施加动态双轴压荷载,研究不同的侧压力和应变率(应变率为10~(-5)～10~(-2)/s)对大骨料混凝土的受力性能影响。在主应力和八面体应力空间,建立了在不同应变率下大骨料混凝土的双轴破坏准则。试验表明:应变率没有改变材料的破坏形态,大骨料混凝土在动态双轴压荷载下主要为层状劈裂破坏。随着应变率的提高,大骨料混凝土试件表面有更多的骨料破坏,同时断面趋于平整。大骨料混凝土的动态强度随着应变率的增加而增加,随着侧压力大致呈抛物线型变化,且均在侧压力为0.50f_c时达到最大值。     

Experimental research on whole stress-strain curves of coralaggregate seawater concrete under uniaxial compression

采用等应力循环加卸载法和等应变单调加载法，对棱柱体试件进行单轴受压试验获得全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线，并对两种加载方法进行对比分析。试验结果表明：全珊瑚海水混凝土裂纹贯穿珊瑚骨料继续发展，单轴受压试件的破坏为脆性破坏，典型破坏状态主要为劈裂破坏，其主斜裂缝的倾角 θ 在65°~70°之间；残余应力与峰值应力的比值在0.292~0.525之间，说明全珊瑚海水混凝土破坏后仍具有较高的残余强度，破坏后强度逐步降低，具有一定的延性；不同强度等级全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线的上升段趋势基本相似，但是随着强度等级提高，下降段的下降趋势越陡，破坏程度越剧烈；在相同强度等级下，全珊瑚海水混凝土比普通混凝土和轻集料混凝土的脆性更强。      

再生粗骨料自密实混凝土基本力学性能

通过再生粗骨料自密实混凝土(RCASCC)的工作性能、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度测试和应力应变试验,分析了不同再生粗骨料取代率(R)下RCASCC的工作性能和基本力学性能的变化规律,并提出了RCASCC的应力应变本构方程.结果表明：随着R的增加,RCASCC的工作性能变差,但仍能满足现行规范要求;随着R的增加,RCASCC的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度总体呈现下降趋势,但R=50%时的立方体抗压强度和轴心抗压强度要高于R=25%之时;随着龄期的增长,RCASCC的抗压强度呈现非线性增长的趋势;经验证,所得出的RCASCC轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系与普通混凝土换算关系基本一致,RCASCC的应力应变本构方程与普通混凝土的单轴受压本构方程相近.     

围压对砂岩动态冲击力学性能的影响

 利用带围压装置的霍普金森压杆设备对砂岩在不同围压等级、不同应变率下的动态力学性能进行试验研究,分析砂岩单轴动态抗压强度和比能量吸收值的应变率效应,围压状态下砂岩在冲击荷载循环作用下的力学特性以及累积比能量吸收值与入射能量、围压等参量之间的关系。研究结果表明,砂岩的动态杨氏模量与静态杨氏模量相比明显增加,两者比值达3.21～3.81;而当应变率为50～100 s－1时,动态杨氏模量随应变率有所增加,但变化不大。砂岩单轴动态压缩试验的比能量吸收值与应变率 呈线性关系,而单轴动态抗压强度增长因子 (即动态抗压强度)与 成线性关系。在围压状态下,砂岩具有明显的脆性–延性转化特征,其应力–应变曲线出现明显的屈服平台,呈近似的弹塑性特征。围压的加载作用对阻止试件产生剪切失稳的作用相当明显。随着冲击荷载循环作用次数的增加,试件的杨氏模量变小,屈服应力降低,屈服应变增加。砂岩的破坏形态随围压大小不同而发生变化,砂岩从轴向拉伸破坏形态向压剪破坏形态转变的临界围压值为10 MPa。在能量相同的入射波作用下,砂岩试件在低围压时比在高围压时的比能量吸收值大,且砂岩的比能量吸收值、入射波能量和围压三者具有良好的规律性,并得到比能量吸收值随入射波能量和围压变化的关系式。     

海水拌和珊瑚礁砂混凝土力学性能及微观结构

针对海水拌和珊瑚礁砂混凝土与普通河砂混凝土力学性能的差异开展研究,并对其微观结构进行分析.结果表明:相比普通河砂,珊瑚礁砂结构疏松多孔、多棱角、脆性较大;用海水拌和的珊瑚礁砂混凝土早期抗压强度发展较快而后期抗压强度增长速率相对普通河砂混凝土缓慢,其弹性模量低于普通河砂混凝土,抗折强度和劈裂抗拉强度与普通河砂混凝土无显著差异;海水拌和珊瑚礁砂混凝土与普通河砂混凝土水化产物类型相同,水化产物与珊瑚礁砂表面孔隙结合紧密.     

冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究

采用分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统对灰岩,白云岩和砂岩3类岩石进行动态冲击试验,得到岩石的动强度因子,耗散能密度及破碎尺寸与应变率的变化关系。在此基础上结合晶体离散元方法,采用高分辨率扫描和图像处理技术建立了晶体尺度试样模型,研究岩石材料高应变率力学特性和损伤特征。通过与室内SHPB试验对比,验证数值模拟的准确性。结果表明:岩石材料的动态屈服强度具有明显的率相关性,但弹性模量没有随应变率的增加而显著增加;在高应变率下,材料的动强度因子与应变率更符合Ханукаев公式;随着应变率的增加,岩石的破坏形态出现完整型→劈裂破坏→粉碎性破坏转化,这是由细观裂纹的激活数目以及裂纹间的相互作用关系所决定的。裂纹密度的变化和扩展路径的选择是材料动断裂机制,其宏观表现为材料的率效应和破碎成形。     

冲击压缩荷载下角闪岩的动态力学性能试验研究

 利用直径为f 100 mm的分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置和薄圆形紫铜片作为波形整形器,以不同速度轴向冲击角闪岩试样,测试角闪岩试样在应变率范围为40～150 s－1内的动态力学性能,并对试验的一致性进行讨论。考虑试样尺寸大小对试验结果的影响,分析冲击压缩荷载作用下试样的波形曲线,动态抗压强度,强度增强因子,比能量吸收与平均应变率之间的关系。研究结果表明：角闪岩的动态强度增强因子与平均应变率的对数呈近似线性关系,抗压强度与比能量吸收随平均应变率的增加而近似线性增加,同时发现岩石试样的破坏应变基本上随着应变率的增加而增大,体现了显著的应变率相关性,但其初始弹性模量对应变率不敏感。从3个方面对冲击加载下角闪岩的应变率硬化效应进行分析。试验一致性验证结果表明,SHPB试验结果具有较好的可靠性,该试验方法与结论对其他类型的脆性材料动态力学性能的研究具有一定的参考意义。     

高温作用后混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,分别对常温和经历200、400、600、800℃高温作用后的混凝土进行了冲击压缩试验,分析了高温和应变率对混凝土动态压缩力学性能的影响,并对其关系进行了拟合。结果表明:经历不同温度作用后的混凝土动态抗压强度、峰值应变以及比能量吸收都表现出较强的应变率效应。高温对混凝土动态力学性能影响显著,400℃是混凝土各项力学指标发生转折的温度:动态抗压强度、比能量吸收在400℃时回升至与常温接近,在400℃后又迅速下降;峰值应变在400℃以后增加明显,并随着应变率的提高而迅速增加。混凝土经400℃以上高温作用后,虽然强度损失严重,但在冲击荷载作用下,尤其是在较高应变率下,仍表现出良好的抗冲击韧性。     

再生骨料特性对再生混凝土强度和碳化性能的影响

为了评价再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土性能的影响,以再生骨料表面不同的砂浆强度及附着率为变量,配制了不同强度等级的再生骨料混凝土,通过对比性强度试验和碳化试验评价了再生混凝土内部存在的2个界面过渡区与混凝土性能的关系.结果表明:以高强度原生混凝土为再生骨料配制相对较低强度等级的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生骨料混凝土强度影响不大,但碳化深度有所增大;以相对较低强度原生混凝土为再生骨料配制同强度等级以上的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土强度影响较大,碳化深度也相应增大.