基于声发射技术的高强度混凝土循环荷载下轴压损伤特性试验研究

为了研究高强度混凝土在循环荷载作用下的内部损伤演变规律,设计了2组试验,对3个强度等级的高强度混凝土试样进行了循环加卸载,并利用声发射技术记录了试验全过程,获得了表征高强度混凝土在循环加卸载作用下损伤演化过程的典型声发射撞击数时间历程图、声发射振铃计数时间历程图、能量时间历程图,探讨了高强度混凝土材料在循环加卸载试验过...     

荷载作用下混凝土的耐久性研究

混凝土结构的使用荷载与使用环境是共存的,从渗透性、抗碳化性能、抗冻融性能、抗氯离子和硫酸根离子侵蚀等方面阐述了荷载对混凝土耐久性的影响,得出一致结论:施加荷载的混凝土构件要比无荷载作用的混凝土构件耐久性水平低,荷载是耐久性研究中不可忽视的因素之一.     

弯拉荷载与冻融耦合作用下混凝土损伤劣化特性

为探究弯拉荷载水平和冻融环境对混凝土性能的影响,设计了弯拉荷载与冻融循环耦合试验体系,研究了混凝土在冻融循环和应力比分别为0%、10%、20%和30%条件下的宏观力学性能和抗冻性能的变化规律,采用硬化混凝土气孔结构分析仪、扫描电子显微镜探究了混凝土在弯拉荷载和冻融循环耦合作用下的破坏机理。结果表明,质量损失率和残余应变随着应力比和冻融循环次数的增加而增加,相对动弹性模量呈现出相反的趋势;随着应力比的增加,混凝土气泡直径增大、气泡比表面积和气泡间距系数减小;荷载和冻融循环会加剧混凝土的劣化,应力比越大,混凝土抗冻性越差。     

仿生自愈合水泥砂浆的研究

将含有聚氨酯、丙烯酸酯等修复剂材料的空心玻璃纤维埋入水泥砂浆基体中，在水泥砂浆内部形成智能型仿生自愈合系统，砂浆开裂后空心玻璃纤维断裂，致使修复剂流入基体，愈合基体微裂缝且修复损伤界面，使用INSTRON实验机和声发射仪分别测试了砂浆愈合后的强度和质量，结果表明：砂浆的愈合效果明显，且断裂韧性得到了一定的改善。     

耐久性混凝土的配制及施工控制

根据配制耐久性混凝土的具体指标,就耐久性混凝土的配合比设计进行了论述,并从混凝土搅拌、运输、浇筑、养护等方面阐述了耐久性混凝土的施工质量控制,从而使混凝土性能得到了提高。     

荷载与氯离子耦合作用下混凝土结构耐久性试验研究进展

荷载与环境的耦合作用广泛存在与各类服役混凝土结构中。针对荷载与氯离子环境耦合作用下混凝土结构的耐久性研究进行介绍,重点论述结构层次的耐久性研究成果,提出了需要改进的建议与深入研究的方向。     

高温作用后混凝土的动态轴拉力学性能研究

进行了高温作用后混凝土的单调拉伸和往复拉伸试验,分析了其主要力学特征参数（抗拉强度、初始弹性模量、峰值应变、残余应变、割线模量等）的温度效应和应变率效应。采用混凝土损伤模型,引入温度参数,提出了基于应变率效应和温度效应的混凝土加卸载模型,验证了模型的适用性。结果表明：混凝土的抗拉强度及初始弹性模量随着温度的升高而降低,峰值应变随着温度的升高而增大,残余应变累积与温度无关,而随应变率的增大而累积速率加快;混凝土卸载曲线的非线性程度与应变率呈正相关,与温度无明显关系;混凝土再加载曲线的非线性程度与温度呈正相关,与应变率无明显关系;通过对比得出,所提出的模型计算结果与实测结果吻合程度较好。     

基于随机损伤模型的混凝土轴拉破坏过程研究

 采用一维细观力学随机损伤模型,从材料加载过程中损伤能量耗散与应变能释放之间的能量平衡出发,对混凝土试件单轴拉伸破坏过程的稳定性进行分析并得到了破坏过程稳定开展的判定条件。利用这一条件确定了材料由均匀损伤过渡到局部损伤的临界状态,同时指出临界状态异于且滞后于峰值应力状态。临界状态后若为非稳定破坏将发生应力跌落,是材料脆性破坏的表现,若为稳定破坏则材料延性更为明显。理论分析结果表明,包含应力跌落的应力–应变软化不仅与材料力学性能的非均匀性有关,还与试件结构尺寸有关,具有明显的尺寸效应,不能视为单纯的材料属性。最后分别以材料极限应变服从Weibull分布和对数正态分布描述材料的非均匀性,对不同尺寸的混凝土试件轴拉破坏过程进行模拟,表明了所给出结论的合理性。     

自密实混凝土耐久性及影响因素研究

介绍了自密实混凝土抗冻、抗碳化、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能,探讨了化学外加剂和矿物掺合料对自密实混凝土耐久性的影响,以期为自密实混凝土的工程应用奠定基础。     

混凝土损伤自愈合能力影响因素

混凝土所具有的脆性大且易开裂的缺陷,直接影响混凝土的使用寿命.混凝土的自愈合性能可以在不影响混凝土结构尺寸和美观的条件下,使混凝土的裂缝产生愈合,从而恢复和提高混凝土的性能.介绍了不同的水灰比对混凝土自愈合性能的影响.研究结果表明,水灰比为0.55时混凝土的自愈合能力最强.     

单轴加载下热处理混凝土声电信号特征

为研究火灾发生后混凝土力学性能变化及结构失稳的前兆特征,对混凝土试样进行20、100、200、300、400 ℃的热处理,并进行单轴压缩实验,监测试样受载破坏过程的声电响应信号,识别结构失稳的前兆特征。结果表明：高温热处理后,混凝土试样的外观颜色、内部结构及力学性质均发生了变化,且目标温度越高,试样外观的色变越显著,裂隙发育越丰富,峰值应力越低,而峰值应变越高;随着目标温度的增高,声发射信号和表面电位信号更加活跃,且两种信号的响应与裂纹的扩展密切相关,能够反映试样内部结构损伤演化的过程;对声发射及电位的时序信号进行变异性系数统计,结果表明声发射的变异性系数在试样受载过程中相对稳定,并在试样失稳前具有快速增大至峰值的异常响应,可作为判断试样结构稳定性的前兆。相比声发射信号,电位信号的变异性特征在试样受载初期处于较高值,随后下降,并在试样失稳前快速增大至峰值。     

再生混凝土的单轴受压性能

结合国内外大量试验结果,文章对再生混凝土的单轴受压性能进行了详细的综述与分析.主要内容包括再生混凝土的抗压强度及其变异特征、棱柱体强度与立方体抗压强度的关系、再生混凝土的应力-应变曲线、峰值应变、极限应变、弹性模量和泊松比.研究结果表明,除极限应变和泊松比外,再生混凝土的其他性能与普通混凝土均存在一定的差异.     

混凝土单轴压缩分形损伤演化的CT试验研究

在试验室对混凝土立方体试块进行了单轴压缩试验,完成破坏试验后用断层扫描CT技术研究混凝土立方体试件破坏过程的演化灾变过程,重点利用分形数学理论对混凝土试件的裂缝形成演化过程进行了分析研究,得出了一些有价值的结论。     

岩石单轴压缩下损伤表征及演化规律对比研究

采用声波、声发射一体化装置同步测试单轴压缩下花岗岩应力应变、超声波及声发射(AE)特征演化规律,分析岩石特征应力对应的宏–细观表征,通过裂纹体积应变、声发射及声波特征等共同量化岩石损伤演化过程。结果表明:裂纹体积应变和波速对应的损伤起始应力吻合较好,AE事件、幅值分布、b值对应的应力特征值基本一致,但AE事件表征的损伤累积开始早于宏观变形和声波;初始加载阶段波速及各项异性系数K均逐渐增加,之后变化趋缓,起裂应力后侧向波速开始减小,而K逐渐增大;峰值应力前裂纹的快速聚结引起AE信号幅值大幅增加,伴随的是b值的快速下降和AE累积能量的陡增;基于起裂应力后损伤才开始累积的假定,量化并对比了裂纹体应变、AE事件等多参量表征的损伤演化规律,发现花岗岩损伤累积绝大部分发生在损伤应力之后。裂纹体应变表征的损伤具有明确物理意义,但裂纹体应变计算中泊松比选取存在一定主观性,裂纹体应变、AE能量、模量等参数表征的损伤在接近峰值应力前均出现大幅增加,与b值的快速下降对应。综合对比分析,AE能量表征的损伤具有更好的可靠性,反映了岩石损伤破裂的本质特征。     

基于能量耗散的混凝土单轴受拉损伤模型

从能量耗散的角度,提出了一种由高斯积分算法计算损伤的混凝土单轴受拉损伤模型,推导了损伤变量D的方程式,通过与几种典型的单轴受拉损伤模型进行了比较,初步验证了本文模型,表明本模型形式简单、精确度高、工程应用方便。     

疲劳荷载与海水侵蚀作用下钢筋混凝土梁耐久性试验

沿海地区的钢筋混凝土桥梁结构在服役期间,受到疲劳荷载和氯离子侵蚀的综合作用,其使用寿命缩短。为模拟桥梁的实际工作状态,首先对钢筋混凝土梁施加疲劳荷载20万次(疲劳荷载上限分别为0.16 P _u、0.24P _u、0.32P _u、0.40P _u,P _u为梁受弯极限荷载),然后经历海水浸泡和空气环境干湿循环100 d,最后静力加载获得钢筋混凝土梁受弯承载力。共完成5组10根钢筋混凝土梁试验。研究结果表明：在疲劳荷载上限不大于0.24P _u时,试件性能劣化不明显;疲劳荷载上限大于0.24P _u时,梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载随着疲劳荷载上限的增大而快速降低;当疲劳荷载上限为0.40P _u时,梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载分别降低51.80%、21.78%、15.07%。     

单轴压缩下非贯通节理岩体损伤破坏能量演化机制研究

能量的积聚与释放伴随发生在节理岩体受荷变形全过程。为探寻加载过程中节理岩体能量演化规律,基于单轴压缩试验及岩石能量原理,研究非贯通节理岩体变形破坏过程中总能量U、弹性应变能U~e及耗散能U~d的转化特征,揭示节理岩体损伤破坏能量演化机制,建立了基于弹性能耗比变化率(dK/dε)的非贯通节理岩体裂缝扩展及强度失效准则。研究表明:节理存在对岩体中能量的存储具有明显的削弱作用,峰值点总能量与弹性应变能随节理数量的增加逐渐减小;节理岩体的弹性应变能U~e及耗散能U~d变化曲线存在"阶梯状"突减或突增,双节理岩样弹性应变能和耗散能突增或突减的数值明显小于单节理岩样;峰前与峰后阶段弹性能耗比变化率发生连续突变(dK/dε正负交替变换)与突变(dK/dε保持为正无穷)作为节理岩体裂缝扩展及强度失效判据。     

含隐裂隙柱状节理玄武岩单轴力学特性研究

 对含原生隐裂隙的玄武岩试样开展单轴压缩试验,并同步采集岩样变形破坏过程中的声发射信息,结合试样的结构特征对试验结果进行系统分析,研究结果表明：(1) 隐裂隙影响试样的压缩破坏特征,试样受原生隐裂隙的切割,其压缩变形破坏模式为隐裂隙尖端裂纹的扩展、裂隙面之间的剪切滑移以及由裂隙面剪切变形而引起张拉破裂等构成的剪切–张拉型变形破坏模式。(2) 受原生隐裂隙的影响,试样在变形破坏阶段,应力–应变曲线呈“锯齿”状;(3) 含隐裂隙的玄武岩天然平均单轴抗压强度为106 MPa,低于同场地完整的隐晶质玄武岩;且试样中隐裂隙越发育,其强度越低;(4) 加卸载过程中,不同类型的变形所引发的声发射信号特征不一样,永久应变所引发的声发射信号幅值比弹性应变所引发的高;(5) 试样在破坏之前,内部破裂较少,声发射数保持平稳,进入变形破坏阶段后,声发射数激增;试样中的隐裂隙对声发射能量具有吸收效应,而当隐裂隙闭合时,吸收效果减弱。     

Experimental research on creep behaviors of sandstone under uniaxial compressive and tensile stresses

The consideration of time dependence is essential for the study of deformation and fracturing processes of rock materials, especially for those subjected to strong compressive and tensile stresses. In this paper, the self-developed direct tension device and creep testing machine RLW-2000M are used to conduct the creep tests on red sandstone under uniaxial compressive and tensile stresses. The short-term and long-term creep behaviors of rocks under compressive and tensile stresses are investigated, as well as the long-term strength of rocks. It is shown that, under low-stress levels, the creep curve of sandstone consists of decay and steady creep stages; while under high-stress levels, it presents the accelerated creep stage and creep fracture presents characteristics of brittle materials. The relationship between tensile stress and time under uniaxial tension is also put forward. Finally, a nonlinear viscoelastoplastic creep model is used to describe the creep behaviors of rocks under uniaxial compressive and tensile stresses.     

钢筋混凝土结构的耐久性损伤机理

针对钢筋混凝土结构的耐久性问题,从物理和化学两个方面对混凝土结构发生耐久性损伤的机理进行了分析,指出造成钢筋混凝土耐久性损伤的原因很多,应根据不同情况具体分析,以采取正确合理的措施。