再生粗骨料最大粒径对再生混凝土强度影响试验研究

为了研究再生粗骨料最大粒径对再生混凝土弯拉强度、抗压强度及折压比的影响程度，采用相同配合比下最大粒径为10、15、25和31 mm的再生粗骨料制备了4组再生混凝土棱柱体试件（100 mm×100 mm×400 mm）和4组立方体试件（100 mm×100 mm×100 mm），并通过试验获得了各组再生混凝土试块的弯拉强度和抗压强度。试验结果表明：相同水胶比下，再生混凝土弯拉强度及折压比均随再生粗骨料最大粒径的增大而减小，而抗压强度随再生粗骨料最大粒径的增大呈现出先增大而后减小的趋势。     

考虑骨料粒径影响的BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应

粗骨料是混凝土材料的组成之一,其粒径变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为了系统地考虑最大粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP）筋无腹筋混凝土梁剪切破坏的影响,采用细观尺度数值模拟方法,建立BFRP筋无腹筋混凝土梁数值模型,模拟分析构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响规律。结果表明：BFRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪强度存在尺寸效应,同时,随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了公式的准确性和合理性。     

考虑骨料粒径影响的混凝土拉伸强度尺寸效应律

为了研究最大骨料粒径对混凝土单轴拉伸破坏行为、名义拉伸强度以及尺寸效应的影响规律,采用基于连续级配建立的细观随机骨料模型,对不同尺寸及不同最大骨料粒径的双边缺口混凝土试件在单轴拉伸荷载下的力学行为进行数值模拟.研究结果表明:在相同试件尺寸下,随着最大骨料粒径的增大,混凝土单轴拉伸宏观裂缝曲折度增大,名义拉伸强度增大,尺寸效应逐渐被削弱.同时,基于Type-2尺寸效应律提出了考虑最大骨料粒径影响的尺寸效应公式,并验证了该公式的合理性.该理论公式可以基于已知的物理参数(即结构尺寸D和最大骨料粒径dmax)定量地预测在不同最大骨料粒径下的混凝土拉伸强度的尺寸效应规律.     

混凝土双轴压缩强度尺寸效应机理

为了研究混凝土双轴强度尺寸效应产生的机理,考虑混凝土尺寸效应及其宏观力学非线性源于其材料组成的非均质性,结合混凝土细观结构形式,从细观角度将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了尺寸分别为150 mm×150 mm、300 mm×300 mm和600 mm×600 mm的数值混凝土试件.首先通过对150 mm×150 mm方形混凝土试件进行单轴压缩力学特性模拟,采用反演法确定了界面过渡区的力学参数,进而对双轴压缩加载下混凝土的破坏行为及其尺寸效应进行了分析.研究结果表明:1)损伤破坏形式随试件尺寸发生变化,试件最终破坏消耗的断裂能不同是导致混凝土双轴压缩强度产生尺寸效应的主要原因;2)混凝土单、双轴压缩强度均存在明显的尺寸效应行为,并且Bazant尺寸效应律能够较好地描述混凝土在单、双轴压缩加载下的强度尺寸效应.     

混凝土抗压强度尺寸效应的神经网络预测模型

为了探究各影响因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的作用机理,从混凝土材料层面出发,建立基于BP神经网络的混凝土抗压强度预测模型.结合大量已有试验结果,建立可考虑试件形状、截面尺寸、高宽比、养护龄期、水灰比、水泥标号和粗骨料最大粒径等7个特性影响的人工神经网络模型.根据上述输入特征,对不同截面尺寸的混凝土抗压强度进行预测分析,并研究相关因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的影响程度.结果表明:1)水灰比对混凝土抗压强度尺寸效应的影响较大,其值越小,抗压强度的尺寸效应越明显;2)高宽比的增大会导致尺寸效应的增强,但当高宽比大于2时,尺寸效应趋于平稳;3)粗骨料粒径的增大会导致尺寸效应现象愈加明显,但其增长速度会随着粗骨料粒径的提高而不断降低;4)试件形状对于普通混凝土的抗压强度尺寸效应现象的影响可忽略.     

活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应及弹性模量研究

活性粉末混凝土(简称RPC)作为一种新型材料,拥有优异的力学性能.为了使其更好地应用于桥梁工程等工程实践当中,对RPC抗压强度的尺寸效应及弹性模量进行试验研究.对于活性粉末混凝土而言,不掺钢纤维(RPC-1)的混凝土抗压强度尺寸效应较掺钢纤维的混凝土抗压强度明显;三种尺寸的立方体块抗压强度随试块尺寸的增大而减小;100 mm×100 mm×100 mm试块的抗压强度与100 mm×100 mm×300 mm试块的轴心抗压强度非常接近,活性粉末混凝土表现出了良好的韧性;三组混凝土的弹性模量分别为44.4 GPa、41.2 GPa、41.8 GPa,试验数据显示,混凝土在1/3强度内不会出现明显的塑性变形,可看做为线弹性材料.     

RPC材料的抗折强度尺寸效应研究

为了研究活性粉末混凝土材料（RPC）的抗折强度尺寸效应，采用3种试块测量RPC材料抗折强度。通过统计分析、数据拟合，并应用Bazant断裂力学尺寸效应理论分析RPC材料尺寸效应现象。结果表明：RPC材料试块的尺寸越小，其抗折强度越大，具有明显的尺寸效应现象；基于Bazant能量释放的尺寸效应和无切口情况下的尺寸效应分别在一定的尺寸范围内与试验结果吻合良好，但是不适用于全尺寸范围；本文提出的修正公式在全尺寸范围内都能较好反映RPC抗折强度．     

钢纤维再生混凝土劈拉和弯拉强度试验研究

为了研究钢纤维体积率和再生粗骨料取代率对破碎卵石混凝土劈拉和弯拉强度的影响规律，设计制作了钢纤维体积率为0%、1%、2%，再生粗骨料取代率为0%、10%、20%、30%、40%的15组试件，并开展了劈裂抗拉和四点弯曲试验。试验结果表明：钢纤维再生混凝土的劈拉和弯拉强度受钢纤维体积率影响较大，两者均随钢纤维体积率的增加而增大，再生粗骨料取代率对二者的影响较小，两者均随再生粗骨料取代率的增加呈现先增大后减小的趋势，且都在再生粗骨料取代率为30%时达到最大值。根据试验数据，提出了钢纤维再生混凝土劈拉强度和弯拉强度的函数关系式。     

缝高比及尺寸对碾压混凝土失稳断裂的影响

采用尺寸分别为300 mm×300 mm×150 mm、400 mm×400 mm×150 mm和500 mm×500 mm×150 mm.缝高比均为0.4,以及尺寸为150 mm×150 mm×150 mm,缝高比分别为0.4、0.5和0.6的楔入劈拉试件进行研究,分析缝高比及尺寸对碾压混凝土断裂过程及断裂参数的影响,结果表明,与普通混凝土不同,碾压混凝土失稳断裂参数随缝高比的增大有一定程度增加;试件尺寸较大时(高度大于300mm),<水工混凝土断裂试验规程>(DL/T5332-2005)中的公式对碾压混凝土才具有较好的适用性,试件尺寸较小时,该公式计算值与试验数据偏差较大,需进一步寻找更合适的公式.     

钢纤维体积率对C30混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响

混凝土作为一种准脆性材料,其抗压强度存在尺寸效应现象.为了研究钢纤维体积率对混凝土强度尺寸效应的影响规律,对钢纤维体积率分别为0.00%,0.75%,1.50%,试件边长分别为100,150,200 mm的27组共计81块钢纤维混凝土立方体试件进行了立方体抗压强度试验.在Bazant混凝土尺寸效应律的基础上,提出了C30钢纤维混凝土尺寸效应计算公式,明确了钢纤维体积率对尺寸效应的影响,并根据钢纤维混凝土立方体抗压强度试验的结果进行验证.结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应会随着钢纤维体积率的增大而变得更加明显,本文建立的钢纤维混凝土尺寸效应计算公式能够较好地分析和预测在不同钢纤维体积率以及不同试件尺寸下的钢纤维混凝土立方体的抗压强度.     

离心成型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应

基于不同高度试件的劈裂抗拉试验结果,研究了离心成型中速阶段离心时间和离心加速度、骨料级配、钢纤维长度、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应的影响.通过对比分析,提出了以高度为150 mm的试件为标准的劈裂抗拉强度尺寸效应换算系数,可供实际应用参考.     

混凝土材料的断裂模型和强度尺寸效应

尺寸效应是准脆性材料的固有特性.讨论了混凝土材料的各种断裂模型,结合Bazant尺寸效应律,给出了不同断裂模型下的Bazant尺寸效应公式.     

高温后再生混凝土的残余抗折强度

完成了150块不同再生粗骨料取代率（0%、30％、50%、70％、100％）下再生混凝土棱柱体试块在20℃～800℃下的高温试验。通过对高温中和高温后试验现象与数据的对比,研究了高温后再生混凝土的残余抗折强度,分析了高温后再生混凝土的残余抗折强度与经历温度之间的相互关系与变化特点,同时与已有高温后再生混凝土的残余抗压强度进行了对比分析。最后,提出了基于试验统计的再生混凝土残余抗折强度与经历温度之间的建议公式。结果表明：随经历温度的升高,高温后再生混凝土的残余抗折强度整体上逐渐下降;与残余抗压强度相比,再生粗骨料取代率对高温后再生混凝土的残余抗折强度影响不明显。     

Effects of Aggregate Size and Specimen Scale on Asphalt Mixture Cracking Using a Micromechanical Simulation Approach

A micromechanical model based on discrete element method(DEM) was employed to investigate the effects of aggregate size and specimen scale on the cracking behavior of asphalt mixture. An algorithm for generating three-dimensional aggregates that can reflect the realistic geometry such as shape, size and fracture surface of aggregate particles was developed using a user-defined procedure coded with FISH language in particle flow code in three-dimensions(PFC3 D). The parallel-bond model(PBM), linear contact model(LCM), and slip model(SM), whose sets of micro parameters were obtained by comparing experimental tests with numerical simulation results, were used to characterize the internal contact behavior of asphalt mixture. Digital asphalt mixture specimens were used to simulate the effects of aggregate size and specimen scale on the cracking behavior by the indirect tensile(IDT) test. Some conclusions can be drawn as follows: Both cracks and IDT strength decrease with increasing aggregate size. However, the heterogeneity of contact-force distribution augments with increasing aggregate size, especially with 13.2-16 mm aggregate. The aggregate size of 4.75-9.5 mm dominates in forming skeleton structure for asphalt mixture. The IDT strength decreases and cracks augment with increasing sample scale. The crack growth can be well interpreted from the perspective of energy analysis. The conclusions show that the proposed micromechanical model is suitable for the simulation of crack propagation. This study provides an assistant tool to further study the cracking behavior of particle-reinforced composites material such as asphalt mixture and Portland cement concrete.     

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.     

Size effect on compressive strength of reactive powder concrete

In this paper the coefficient and law of the size effect of RPC were studied through experiments and theoretical analysis. The size-effect coefficients for the compressive strength of RPC are deduced through experiments. They indicate that RPC without fiber behaves quite the same as normal or high strength concrete. The size effect on compressive strength is more prominent in RPC containing fiber. Bazant's size effect formula of compressive strength applies to RPC. A formula is given to predict the compressive strength of cubic RPC specimens 100 mm on a side where the fiber dosage ranges from 0-2%.