高强再生混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了再生骨料取代率、矿物掺合料、钢纤维和养护方法对再生混凝土性能的影响。试验结果表明,随着再生骨料取代率的增大,再生混凝土的抗压强度和静弹性模量逐渐降低,本试验最佳骨料取代率为60%;矿物掺合料能提高再生混凝土的后期强度,但对前期强度降低较多;钢纤维能提高再生混凝土的抗压强度和静弹性模量;养护条件对再生混凝土的抗压强度影响比普通混凝土小。     

矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能和孔结构的影响

为提高混凝土预制构件耐久性,试验研究了单掺及复掺矿物掺合料对蒸养混凝土毛细吸水性和抗氯离子渗透的影响,结合可蒸发水含量法测孔结构探讨了作用机理。结果表明:矿物掺合料在低水胶比下能更为有效地改善蒸养混凝土的传输性能;在脱模和28d龄期时,矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能的改善效果从高到低依次为硅灰、偏高岭土、矿渣、粉煤灰;90d龄期时,偏高岭土与硅灰相当,且均优于矿渣和粉煤灰;混凝土孔结构与传输性能关系密切,孔隙率降低和孔径细化是蒸养混凝土传输性能得以改善的主要原因。     

蒸养混凝土早期断裂性能研究

为研究蒸养混凝土早期的断裂性能,开展了养护时间为4,8,16,24和48 h的混凝土三点弯曲梁断裂试验,分析了不同养护时间下蒸养混凝土的断裂性能和力学性能,进而给出了蒸养混凝土早期断裂参数与成熟度的关系。基于数字图像相关方法,测得了混凝土试件表面的全场位移及应变信息,研究了裂缝扩展的断裂演化过程。结果表明:在60 ℃蒸汽养护条件下,当养护时间在24 h内时,蒸养混凝土的力学性能随养护时间逐渐增大,养护时间超过24 h,蒸养混凝土的力学性能呈下降趋势;蒸养混凝土断裂性能在养护4～8 h内迅速提高,超过8 h后,混凝土断裂性能提升缓慢;其早期断裂韧度与成熟度具有较好的相关关系。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

养护制度及掺合料掺量对混凝土力学性能的影响研究

矿渣和粉煤灰作为掺合料在混凝土中的应用日益普及,掺量也不断提高,尤其在硫酸盐、氯离子和海水侵蚀环境的混凝土中,掺合料是不可或缺的重要组分。该文研究了大掺量矿渣和粉煤灰混凝土的力学性能与掺合料种类、掺量以及养护制度之间的关系。结果表明,矿渣粉和粉煤灰混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均比不掺的低,且随掺量的增加,呈线性降低;掺合料的种类、掺量对混凝土的拉压比和折压比无明显影响。养护对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的增长均非常重要,对粉煤灰和矿渣粉混凝土尤其重要。     

高性能海工混凝土正交试验研究

采用正交试验方法,研究了不同水胶比、胶凝总量、矿物掺合料品种、外加剂的品种、粗骨料品质对高性能海工混凝土工作性、强度和抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,胶凝总量、水胶比、矿物掺合料及粗骨料品质对海工混凝土的抗氯离子渗透性能有显著的影响。随着水胶比的降低、胶凝总量的增加,添加硅粉等矿物掺合料以及选择品质较好的粗骨料,海工混凝土的抗压强度及抗氯离子渗透性得到提高。     

工程尺度堆石混凝土抗压性能试验研究

随着建设的堆石混凝土坝坝高的不断增加,高坝对堆石混凝土坝的性能指标提出了更高要求,开展工程尺度（边长900 mm及以上）堆石混凝土抗压性能室内试验,对探究堆石混凝土坝的真实抗压性能具有理论和实践意义。本文制作了边长为900 mm的自密实混凝土（SCC）和堆石混凝土（RFC）立方体试件,探索了工程尺度RFC抗压性能室内试验方法。结果表明：使用钢板厚度为10 mm的钢模制作边长为900 mm的立方体试件是可行的;SCC和RFC立方体试件都呈现“X”型破坏形态,RFC立方体试件内部存在SCC的破坏、SCC和堆石结合面的破坏、堆石的破坏3种破坏类型;边长为900 mm的RFC、SCC立方体试件的抗压强度分别是标准立方体试件的抗压强度的76%、67%;边长为900 mm的RFC立方体试件抗压强度相比于SCC立方体试件增长了12.50%。该种室内试验方法不仅丰富了工程尺度堆石混凝土的试验数据,而且能为后续相关力学试验和堆石混凝土坝的设计与施工提供参考依据。     

对预应力钢筒混凝土管(PCCP)蒸养制度的分析

蒸养是继搅拌和振捣后影响水泥制品混凝土质量的关键环节。蒸汽养护在促进混凝土结构形成过程中，也对混凝土结构产生一定破坏作用。但合理的蒸养制度可以将此破坏作用减至最小，为此AWWAC301对PCCP蒸养作出了一些限制性规定。本文从养护工艺原理及混凝土物理化学变化过程入手，对引黄工程PCCP养护制度的建立进行了分析，经实践证明该养护制度是合理可行的。     

铁尾矿粉掺量对混凝土强度的影响

铁尾矿粉产出量大且污染环境,通过对铁尾矿粉的物理性能进行分析,将铁尾矿粉与粉煤灰作为矿物掺合料,按照不同比例掺入混凝土拌合物中,研究在不同的水胶比下,铁尾矿粉对混凝土强度的影响。当掺合料中的铁尾矿粉掺量高于粉煤灰时,会降低混凝土的抗压强度。较高水胶比情况下,随着掺合料的增加混凝土强度越来越低;中等水胶比情况下,适当掺加掺合料提高了混凝土抗压强度;较低水胶比情况下,适量掺合料对混凝土强度有明显提高。     

高寒地区复掺矿物掺合料水工混凝土抗冻耐久性劣化机理研究

为评定高寒地区环境对掺矿物掺合料水工混凝土结构冻融循环耐久性能的影响规律,通过不同掺合料掺量及种类、不同冻融温度下水工混凝土冻融循环试验,研究分析不同配合比水工混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度以及渗透性的时变规律,揭示了矿物掺合料与冻融温度对混凝土抗冻性的影响机理。试验结果表明:各掺合料水工混凝土的抗冻性从优到劣依次为粉煤灰+硅灰+稻壳灰硅灰+稻壳灰粉煤灰+稻壳灰粉煤灰+硅灰稻壳灰硅灰粉煤灰未掺加;相同单掺条件下,掺加稻壳灰试件组抗冻性最强,硅灰居中,粉煤灰最弱;复掺矿物掺合料情况下,三掺粉煤灰、硅灰、稻壳灰混凝土抗冻性最强;复掺矿物掺合料能减少水工混凝土的孔隙率及渗透性,且粉煤灰、硅灰、稻壳灰的颗粒粒径不同会相互填充,从而产生超叠加效应;随着冻融循环过程中试件中心温度的降低,导致混凝土内部的温度梯度增大,孔隙内部的膨胀压力增大导致混凝土内部结构破坏。     

硫酸盐和干湿循环耦合作用下混凝土性能研究

试验主要研究了粉煤灰与矿渣粉掺量以及新拌混凝土含气量对混凝土在硫酸盐和干湿循环耦合作用下质量损失、抗压强度、相对动弹性模量等性能变化的影响。研究结果表明:经过3个干湿循环周期后,掺有矿物掺合料的混凝土试件强度增长大于基准组混凝土;从第4个干湿循环周期开始,掺矿物掺合料的混凝土试件的质量损失均小于基准组混凝土,且试件质量损失大大减少;掺加矿渣后,混凝土试件经过6次干湿循环周期,相对动弹性模量仍保持在60%以上;粉煤灰和矿粉复掺对混凝土的抗硫酸盐干湿循环破坏能力有所提高,当粉煤灰与矿粉比例为3∶1时,采用复掺对改善干湿循环过程中混凝土试件的抗压强度的效果最好。并且,混凝土中适当引气也可提高其抗硫酸盐干湿循环性能。     

塑性混凝土双轴受压性能与破坏准则

基于塑性混凝土立方体试件的双轴压缩试验,研究了塑性混凝土的双轴受压性能和破坏准则。结果表明:当应力比较小时,塑性混凝土双轴受压破坏形态与单轴受压相似;随应力比增加,双轴受压破坏面龟裂现象明显;双轴受压下的塑性混凝土抗压强度显著提高,是单轴抗压强度的1.77~4.72倍;随应力比的增大,塑性混凝土抗压强度先增大后减小,应力比0.75时抗压强度的提高最大;单轴抗压强度越高,双轴受压时塑性混凝土抗压强度的增长越小。塑性混凝土八面体正应力应变曲线、剪应力应变曲线的斜率随应力比的增加有增大的趋势,其变形随抗压强度的增加有所降低。双轴受压各应力比下的八面体剪应力与正应力之间均具有线性关系,其斜率随应力比的增加逐渐降低。通过对试验结果的分析,建立了双轴受压下塑性混凝土抗压强度的包线方程以及双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则。     

基于室内试验与数值模拟的煤岩围压效应研究

为研究不同围压下煤岩的变形破坏特征,对0、8、16、25 MPa 4种不同围压下的煤岩采用MTS 815岩石力学实验和RFPA 2D数值模拟软件展开应力应变特征、强度特征、声发射特征等研究,旨在揭示不同围压作用下煤岩的围压效应。结果表明:围压对煤岩的变形破坏特征影响显著,随着围压的增大,煤岩最大抗压强度线性增大,煤岩逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,破坏形态以单轴压缩下的压剪-劈裂破坏和三轴压缩下的剪切破坏为主;煤岩强度特征参数随围压增大而增大,弹性模量随围压增大呈非线性增大,围压越大,则塑性应变越大,残余应变增大;声发射现象在煤岩单轴压缩状态下十分强烈,但随着围压的升高,声发射现象、应变能释放等声发射特征参数均趋于稳定; RFPA可再现煤岩在不同围压下裂纹萌生、扩展至完全破坏的渐进破坏过程,模拟结果与室内试验耦合度较好,验证了数值模拟的可靠性。     

单轴压缩下泡沫混凝土的强度特性研究

以水泥、粉煤灰、矿渣为胶凝材料,水胶比0.43,按照质量比16∶3∶1制备出不同气泡含量泡沫混凝土。通过室内试验,对不同气泡率下(0%~74.23%)泡沫混凝土进行单轴压缩破坏试验,得到其不同龄期下(7 d、14 d、28 d)的抗压强度和破坏形态,建立了强度与龄期和气泡率之间的关系。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩下经过密实、弹性、屈服、破坏四个阶段,其抗压强度随泡沫含量增大而减小,在一定范围内随着龄期增大而增大;泡沫混凝土抗压强度与气泡率之间成指数关系,且一致性良好;对于气泡含量高的试样,其破坏形态表现出低强度脆性破坏特征,在中部形成较宽裂缝,而对于气泡含量低的试样,其破坏形态与普通混凝土基本一致。     

矿物掺合料对腐蚀混凝土强度影响及关联分析

结合赣南区域稀土开采残留硫酸铵的环境问题,在后期土地开发的背景下,通过对粉煤灰混凝土、矿渣混凝土、双掺混凝土受硫酸铵腐蚀的试验,测定受腐蚀混凝土的力学性能,分析受腐蚀混凝土强度劣化的规律,并运用灰色关联分析理论对不同掺量矿物掺合料混凝土强度进行关联度分析。结果表明混凝土中掺入粉煤灰和矿渣等量替换水泥能显著提高混凝土抗硫酸铵腐蚀性能;大掺量矿物掺合料的混凝土强度增长较慢,但抗硫酸铵腐蚀能力较好;矿物掺合料对受腐蚀混凝土的抗压强度衰减有较好延缓效果,但对抗折强度的延缓衰减的效果较差;通过灰色相关理论得粉煤灰掺量10%,矿渣掺量40%和50%腐蚀混凝土的总体强度与未腐蚀混凝土强度关联度达到80%,抗硫酸铵腐蚀效果最佳,与试验结果一致。     

矿物掺合料对生态混凝土力学性能的影响

矿物掺合料加入混凝土中可替代部分水泥,目前矿物掺合料对混凝土性能的影响已获得大量的研究成果并已经广泛应用与混凝土的制备中。鉴于矿物掺合料复掺制备生态混凝土的系统研究尚少,该文利用矿物掺合料制备生态混凝土并对其力学性能进行了研究。结果表明,单掺硅灰、矿渣对生态混凝土的力学性能的影响规律一致,相比于空白样,掺入硅灰或矿渣后生态混凝土的力学性能显著提高,但掺量的增加对力学性能的影响不大;随着Ⅰ级粉煤灰的掺量增加,生态混凝土力学性能同样有所提高;对生态混凝土抗压强度影响的强弱为硅灰掺量矿渣掺量粉煤灰,并且最优组合为硅灰6%、矿渣30%、粉煤灰10%;适宜掺量的矿粉和粉煤灰的掺入有利于提高生态混凝土抗干湿交替的性能。     

大掺量粉煤灰混凝土研究

实验研究了早强剂、减水剂、高效早强减水剂对大掺量粉煤灰混凝土强度与和易性方面的影响。研究表明:减水剂、早强剂对大掺量粉煤灰混凝土有显著影响。当粉煤灰掺量占胶凝材料总量50%、早强剂掺量1.5%、SX-高效减水剂掺量1.15%时,标准养护下,3d强度达11.9MPa、7 d强度达18.5MPa、28 d强度达36.5MPa。     

真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则

为研究混凝土结构处于复杂应力状态下的静动态力学特性,进行了不同应力比及加载速率下的真三轴压缩试验。对混凝土的强度特性和变形特性展开了深入分析,并基于八面体应力空间建立了考虑应变速率效应的真三轴动态破坏准则。结果表明:真三轴受压下的混凝土极限抗压强度随着应力比的增大而增大。随着应变速率的增加,应力比较低时,混凝土的极限抗压强度逐渐增大;应力比较高时,极限抗压强度先减小后增加。随着应变速率的增加,侧向变形曲线的破坏峰值点更明显;随着应力比的增大,侧应力较大方向上的变形越来越小。基于八面体应力空间建立的真三轴动态破坏准则表达式中包含3个率效应参数,经验证与试验数据吻合较好。