施工期混凝土力学性能的试验研究

通过测试施工期混凝土材料的力学性能参数(立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变本构关系曲线),研究了混凝土力学性能随龄期的变化规律,参照相关文献考虑龄期的影响建立了施工期混凝土各力学性能参数的计算模型.研究表明:随着龄期的不断增长,混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线的峰值应力逐渐增大,而应力-应变曲线的峰值应变逐渐减小;前7d混凝土各力学性能指标变化速度较快,7d后变化速度逐渐变缓.     

混合骨料混凝土应力-应变全曲线的研究

研究了页岩陶粒与碎石按不同体积比混合配制的各组混凝土，在不同龄期时的应力-应变全曲线，并经过无量纲化处理分析。结果表明，混合骨料混凝土的应力-应变全曲线方程宜采用分段曲线的形式，其中上升段可采用与现行规范中普通混凝土相同的形式，但系数不同。对于同水灰比的各组混凝土，随陶粒掺量的增加，混凝土峰值应力几乎呈线性趋势降低，而其峰值应变则变化不大；随龄期的增长，峰值应力均增长，而峰值应变却有所降低。     

硫酸盐腐蚀后混凝土单轴受压本构关系

为了研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土力学性能的变化,对受硫酸盐腐蚀的普通混凝土进行单轴受压实验.通过实验室加速腐蚀的实验方法,测定不同腐蚀时期的混凝土的应力应变全曲线,研究受腐蚀混凝土应力-应变曲线上的几个特征值(峰值应力及应变、弹性模量、割线模量、拐点应力及应变、收敛点应力及应变)随腐蚀程度变化的规律,对腐蚀后混凝土的应力应变全曲线进行拟合.结果表明:随腐蚀的进行,混凝土峰值应力、弹性模量先增加后减小,而峰值应变是先稍微有所减小,而后急剧增大;该实验条件下获得了受腐蚀后混凝土应力应变曲线上各特征值与峰值应力fc′的关系式,建立了曲线上升段参数αa的数学表达式.可以以受腐蚀混凝土的强度为基本参数,分别求解受腐蚀混凝土峰值应变、弹性模量,上升段曲线拟合参数、拐点应力以及收敛点应力.从而得到受腐蚀混凝土一系列的力学参数和本构关系.     

三轴受压状态下再生混凝土强度与变形性能试验研究

为了研究三轴受力状态下再生混凝土强度随再生粗骨料取代率的变化规律,通过RMT-150C对三种强度等级(C20、C30、C40)五种再生粗骨料取代率(0、30%、50%、70%、100%)的混凝土φ50 mm×100 mm圆柱体进行三轴抗压强度压缩试验,分析了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土三轴强度、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响.试验结果表明:再生混凝土试件与普通混凝土试件的破坏形态相似,但再生粗骨料与普通粗骨料最后的破坏形态差异较大;C20混凝土随再生粗骨料取代率的增大,其峰值应力先增大后减小,且取代率为50%时再生混凝土峰值应力最大,约高于普通混凝土的10%;C30混凝土的平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加,其变化规律不明显,但再生混凝土的平均峰值应力均低于普通混凝土的;C40混凝土平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加而降低,当取代率为100%时,再生混凝土平均峰值应力约低于普通混凝土的15%.在三轴应力状态下,再生混凝土受压应力-应变全曲线的形状与普通混凝土的相似.     

混凝土在单轴受力时的应力,应变分析

通过对普通和高强混凝土在单轴受压时的应力、应变分析发现：混凝土的弹性模量随砼抗压强度的提高而提高，混凝土弹性段的范围随混凝土强度的提高而增大，混凝土应力、应变曲线的下降段随混凝土强度的提高而变得越来越陡，混凝土的峰值应变与砼的抗强度无正比关系，在砼平均抗压强度为ｆｃ＝７０．６２ＭＰａ时，砼峰值应变为最小值。     

再生混凝土力学性能试验

为在土木工程实践中进一步推广应用再生混凝土,进行再生混凝土单轴受压条件下力学性能试验研究.探讨水灰比、再生骨料类型、再生细骨料取代率以及基体混凝土强度等因素对再生混凝土受压力学性能的影响规律,获得再生混凝土应力-应变全曲线,分析峰值应力、峰值应变、横向变形系数以及弹性模量的变化规律,建立再生混凝土应力-应变全曲线方程.通过再生混凝土界面显微结构的分析,提出添加矿物掺合料可改善再生混凝土强度和耐久性的建议.     

完全碳化混凝土单轴受压力学性能试验研究

为研究完全碳化混凝土力学性能变化规律,本文开展了C20、C30以及C40三批次混凝土实验室快速碳化以及单调加载试验.试验结果表明,完全碳化混凝土脆性增加,峰值应力提高,其峰值应力提高增幅随混凝土强度增加而减小;完全碳化混凝土峰值应变减小幅度在10%左右,且不随混凝土强度增加而发生明显变化;完全碳化混凝土极限应变随混凝土强度增加而逐渐减小,减小幅度随随混凝土强度增加而增加,当混凝土强度从C20变化到C40情况下,试件极限应变减小幅度为10%~30%.本文研究成果可为既有混凝土结构安全评估及抗震性能分析提供技术依据.     

多孔生态混凝土强度与孔隙率的试验研究

为探索适合多孔生态混凝土的配合比设计方法,采用正交试验法对多孔生态混凝土的抗压强度和孔隙率及主要影响因素进行了试验研究.结果显示,试样的实测孔隙率13.8%～31.5%,平均值为25.24%,与目标值相近;实测抗压强度为3.49～18.2 MPa,平均值9.75 MPa,仅为理论值的9.21%～48.02%.孔隙率超过20%时,强度随孔隙率的增加快速下降.在孔隙率为31.5%时,强度仅3.49 MPa,与目标强度相差较大.试验结果也表明,多孔生态混凝土的强度和孔隙率除受水灰比的影响外,灰集比是主要影响因素.灰集比越大,抗压强度越高,但孔隙率也随之减小,说明现有混凝土的强度理论不适合多孔生态混凝土的配合比设计.通过回归分析建立的孔隙率和混凝土强度设计公式(4)和(5),综合考虑了水灰比、灰集比和外加剂的影响,可联立用于多孔生态混凝土的配合比设计.     

层内混杂纤维布约束混凝土柱轴压特性的试验研究

加固采用尼龙、芳纶和聚脂纤维丝混杂而成的层内混杂布(inner hybrid fiber reinforced plastics,IHFRP).通过IHFRP布约束混凝土圆柱体、棱柱体的轴压试验,研究了其破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、延性.试验结果表明,与无纤维布相比,有3、4层布的试样的抗压强度和峰值应变均提高;纤维布层数相同时,圆柱体试件的抗压强度、峰值应变比棱柱体试件高;与零倒角相比倒角半径增大,棱柱体试件的峰值应力和峰值应变有不同程度提高.采用压缩韧性指数对约束柱的延性进行评价,加固柱韧性指数I20高,接近理想弹塑性材料,非常有利于结构抗震耗能.     

塑钢纤维增强轻骨料混凝土与钢筋粘结性能试验研究

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析塑钢纤维掺量、基体强度以及轻骨料筒压强度等单一及多重因素对纤维增强轻骨料混凝土与钢筋间粘结强度和粘结应力分布的影响,得出三种影响因素对试件粘结性能的影响规律,并通过正交试验分析三种因素对试件粘结性能的影响程度.试验结果表明:塑钢纤维掺量对不同水灰比试件表现出不同的增强规律,对于水灰比大的试件,其极限粘结强度随纤维掺量增加而增大;对于水灰比小的试件,纤维增强作用随纤维掺量增大而减小;混凝土基体强度等级越高,试件极限粘结强度、自由端初始滑移对应粘结强度越高,峰值滑移减小;轻骨料筒压强度降低,纤维增强轻骨料混凝土的抗压强度、劈拉强度及基体与钢筋的极限粘结强度均会降低;通过正交试验得出轻骨料筒压强度对试件极限粘结强度影响程度最大.     

Influence of Density on Compressive Properties and Energy Absorption of Foamed Aluminum Alloy

The foamed aluminum alloys with different densities were fabricated by melt foaming technique. The compressive properties and energy absorption of the foamed aluminum alloy with different densities were analyzed. The results reveal that the compressive stress-strain curves follow the typical behavior of cellu- lar foams with three deformation stages. Under the same strain, the energy absorption capability decreases with the decrease of density. However, with increasing the strain, the energy absorption efficiency of foamed metal increases initially and then decreases. The lower the density, the longer the plateau region, within the range of high strain, the energy absorption efficiency is always high.     

耐碱玻璃纤维ECC复合材料受压应力–应变关系

为研究耐碱玻璃纤维工程用水泥基复合材料（耐碱玻璃纤维ECC）的抗压性能及应力-应变关系，对33组高性能水泥基材料试件进行了轴压性能试验，分析了纤维掺量、纤维长度及水灰比对耐碱玻璃纤维ECC的受压性能及应力-应变关系的影响，提出了耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系计算模型。结果表明，掺入耐碱玻璃纤维可以明显改善水泥基材料在单轴受压状态下的抗裂、受力和变形性能；耐碱玻璃纤维ECC试件抗压强度和变形能力的提升程度与纤维掺量、纤维长度及水灰比有关；随着纤维掺量和长度增加，耐碱玻璃纤维ECC试件的抗压强度和变形能力大致呈递增趋势，但掺量过多会因“团聚”现象明显导致试件抗压强度降低；水灰比主要影响试件的抗压强度，水灰比越大，抗压强度越小；当纤维质量掺量为6.5%、纤维长度为18mm及水灰比为0.32时，碱玻璃纤维ECC的综合力学性能相对较优，其抗压强度和变形能力分别可提升25.6%和88%；提出的应力-应变关系模型的计算值与试验值吻合较好，可用于描述耐碱玻璃纤维ECC的受压破坏全过程。     

超轻质水泥基复合材料基本力学性能

为探究超轻质水泥基复合材料(ultra lightweight cement composite,ULCC)的基本力学性能及应力-应变曲线本构关系.以粉煤灰空心微珠为唯一轻质微集料,以水泥和硅灰为胶凝材料,以高效减水剂和减缩剂为外加剂,配制了钢纤维体积掺量为1%,表观密度介于1 250~1 550 kg/m3,轴心抗压强度介于47.9~70.0 MPa的4种不同密度等级的ULCC.对其分别进行单轴抗压和单轴抗拉试验,分别研究了ULCC的轴心抗压和轴心抗拉力学性能,测得了ULCC材料轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、泊松比及单轴抗压和单轴抗拉应力-应变曲线.结果表明:ULCC的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均随密度的增加而增加; ULCC的轴心抗压强度和弹性模量与密度呈较强线性相关性.轴心抗拉试验结果表明ULCC抗拉应力-应变曲线关系呈现明显的峰后平台段,ULCC材料具有良好的拉伸变形能力.根据试验测得的ULCC单轴抗压和单轴抗拉应力-应变全曲线,建立了ULCC单轴抗压和单轴抗拉的分段式应力-应变本构方程.研究成果可为ULCC结构的设计和非线性有限元计算提供理论依据.     

聚丙烯纤维增强混凝土拉压比试验

针对聚丙烯纤维对混凝土强度和拉压比影响的问题,采用标准试验方法,对不同纤维掺量和不同纤维长度的混凝土进行立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验.结果表明,聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的预测模型与试验结果吻合程度较高;聚丙烯纤维混凝土拉压比在纤维掺量为0~0.1%之间递增,在纤维掺量为0.1%~0.25%之间递减;6 mm聚丙烯纤维混凝土拉压比与基准混凝土拉压比相比略有下降,12 mm聚丙烯纤维混凝土拉压比比基准混凝土提高了5.5%,聚丙烯纤维可以显著改善混凝土脆性破坏形态,提高混凝土韧性.     

矿渣微粉掺量对混凝土力学性能的影响

通过对不同水胶比的矿渣微粉混凝土力学性能进行试验研究,分析了矿渣微粉掺量对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及静力抗压弹性模量的影响.试验结果表明,矿渣微粉掺量对混凝土力学性能影响显著,随着矿渣微粉掺量增加,混凝土7 d强度指标有降低趋势,但90 d强度增长较快,适宜掺量可达30%.     

混合骨料混凝土劈裂抗拉性能试验研究

通过24组不同配合比的混凝土试验,分别研究了轻骨料替代率、水灰比等对混合骨料混凝土劈裂抗拉强度、立方体抗压强度以及拉压比的影响．对比分析了轻骨料混凝土、普通混凝土与混合骨料混凝土劈拉强度与立方体抗压强度之间的关系．研究结果表明：混合骨料混凝土的劈拉强度随碎石所占比例的增加而基本成线性增大,拉压比也随之增加;当骨料替代率一定时,随着水灰比的增大,劈拉强度基本成线性减小．最后,在试验分析的基础上,提出了混合骨料混凝土劈拉强度与抗压强度关系的建议公式．     

大掺量矿物细粉掺和料活性粉末混凝土高温性能

研究了大掺量矿物细粉活性粉末混凝土高温爆裂性能和高温后的抗压强度.结果表明,试件的爆裂温度随着水胶比的减小而降低,爆裂几率随水胶比的降低而增大;高温爆裂的初始时间和温度随矿物细粉掺和料掺量增多而降低;聚丙烯纤维能有效地改善活性粉末混凝土抗爆裂性能;活性粉末混凝土经200℃高温后的抗压强度有所增加,且聚丙烯纤维的加入可使活性粉末混凝土抗压强度和200℃范围内残余强度率有一定幅度提高.     

镁基泡沫混凝土配合比试验

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的三种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定了水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对三种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析了重要影响因素的作用机理,建立了镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明,氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;三种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

碳纤维增强聚合物混凝土抗冲击性能试验研究

为了更好地研究纤维混凝土的力学性能，通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验，从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明：随着碳纤维掺量的增加，聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱；当碳纤维掺量为0.2%时，混凝土的动态抗压强度最大，承受高应变率压缩荷载的变形能力最强，即碳纤维的最佳掺量为0.2%。