受冲击作用混凝土损伤性能试验研究

为研究混凝土的冲击损伤性能,采用落锤冲击试验机,首先对混凝土棱柱体试件进行冲击试验,之后对其进行轴心受压试验,获得不同损伤程度混凝土试件的应力-应变关系曲线。通过24个混凝土试件的试验,考察了强度等级、落锤高度和落锤重量等试验参数对其损伤性能的影响,描述了超声波损伤指标与混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量之间的关系。结果表明:超声波检测冲击损伤具有较高的灵敏度;受冲击混凝土弹性模量、抗压强度均有所降低;受冲击混凝土试块破坏形态因损伤发生了显著的脆性破坏。     

混凝土爆炸损伤的超声波速分析

在高强度混凝土爆炸前后,利用超声波检测技术,进行声波测试并重构波速分布,可得出混凝土损伤变化规律.试验结果表明,超声波速变化能有效的表征混凝土损伤,且波速降低率越大表示试件损伤度越高;混凝土试件经爆炸载荷作用下发生损伤,损伤区域主要集中在炮孔周围、下方及试件底部,其中炮孔下方损伤度最大.     

基于损伤理论的型钢与混凝土界面损伤分析

基于连续介质损伤力学理论,给出能够较好描述混凝土力学特性的损伤本构模型,同时,根据型钢应变的发展以及屈曲影响,建立型钢损伤本构模型。依据大量实腹式型钢混凝土试件粘结滑移性能试验研究结果,对粘结强度与滑移量值之间的变化关系进行分析,进而建立一种基于损伤理论的型钢与混凝土界面损伤τ-s模型来合理考虑粘结损伤对构件力学性能的影响,并验证其合理性。最后,通过数值模拟对型钢混凝土梁试件进行分析,将所得结果与已有粘结-滑移本构模型计算所得结果以及试验所得结果进行对比分析。结果表明,所提出的粘结损伤τ-s模型较已有模型能更好地反映型钢与混凝土界面的粘结退化对结构构件性能的影响,其数值方法是有效的。研究结果可为型钢混凝土组合结构地震作用下的非线性分析提供理论基础。     

复杂环境作用后混凝土接触损伤的评价

用冲击球压法研究了混凝土在室外、水和硫酸盐溶液中的压痕-应力关系和接触损伤的规律。结果表明:在不同环境下硬化阶段的混凝土的弹性模量随着龄期而增长,其中在硫酸盐溶液中增加最快,水中试件弹性模量次之,室外试件弹性模量增长最慢;对90d试件进行高温后的试验结果表明:水中试件表面力学性能降低程度最大,硫酸盐溶液中试件次之,室外试件降低程度最小,随着环境的逐步恶化,混凝土表面力学性能与整体力学性能之间的差距逐渐缩小。另外,对用球接触方法评价混凝土材料表面损伤程度的可行性和简便性进行了验证。     

活性粉末混凝土损伤后的抗氯离子渗透性能研究

通过对钢纤维体积含量为0、2%的两种活性粉末混凝土试件分别加载至其峰值荷载的0、60%、70%、80%的压力值来模拟不同程度的损伤,得到了试件在不同加载程度后加载度与基频振动频率之间的关系曲线,然后用快速氯离子迁移系数法测得了不同加载程度试件在受压损伤后的氯离子迁移系数,得到了试件的氯离子迁移系数与加载度的关系曲线,对得到的关系曲线分别进行了方程拟合,并对试验结果进行了分析和研究。     

既有裂缝混凝土的冻融劣化及损伤特性分析

采用预制裂缝的方法模拟实际工程中带裂缝混凝土,研究带裂缝混凝土在冻融循环条件下的损伤劣化过程及力学特性。通过对有、无预制裂缝的混凝土试件冻融循环后的表面变化观测、单轴压缩与弹性模量试验,研究冻融循环作用对有、无预制裂缝混凝土试件的弹性模量、轴心抗压强度、应力-应变关系的影响,得到了峰值应力与峰值应变随冻融循环次数的变化关系,结合损伤力学的方法分析预制裂缝对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:无裂缝试件在冻融后出现成片剥落、边缘缺角的表面变化,而预制裂缝试件在此基础上还出现了预制裂缝沿径向扩展、侧面萌生横向裂缝的现象;预制裂缝混凝土试件强度和弹性模量的损失率更大,得到了预制裂缝试件峰值应力与冻融循环次数的计算式;裂缝使混凝土损伤率大于无预制裂缝试件。     

损伤自诊断机敏混凝土的研究

混凝土本身是一种高电阻率的惰性材料.通过掺入一定体积含量(0.2～1.2vol%)的短切碳纤维,可制得导电的机敏混凝土.该混凝土具有无损诊断内部损伤的功能,其表观电导特性与其内部损伤有密切关联.当混凝土内部裂纹产生或扩展时,表现出混凝土的电阻率上升;而当混凝土内部裂纹闭合时,其电阻率下降.机敏混凝土的电阻变化与所受荷载呈良好的线形关系;而不含碳纤维的普通混凝土在整个受荷过程中,其电导特性则无明显变化.机敏混凝土电导特性的变化提供了混凝土材料内部损伤状况丰富的信息,根据这一特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤,防止混凝土结构潜在的脆性破坏.     

钢纤维混凝土劈裂断裂电测试验研究

钢纤维混泥土极大改善了普通混凝土材料的力学性能.为探究钢纤维混凝土断裂过程的力学特性和承载力的估算方法,用试验机对2种不同切口尺寸的钢纤维混凝土试件进行了楔人式劈裂断裂电测跟踪试验,得到了一系列载荷-位移关系曲线,载荷-张开位移关系曲线,以及断裂损伤区变形随载荷变化曲线.通过试验数据计算了各个试件的黏聚裂纹应力强度因子...     

基于CT技术和灰度共生矩阵理论研究不同荷载作用下混凝土的细观损伤演化过程

混凝土CT试验可以通过CT图像记录外部荷载作用下混凝土内部细观损伤演化信息。峰值强度前不同应力阶段同一断面的CT图像所对应的原始数字矩阵中存在细微差异,而这些不能被直观观察到的细微差异正是研究混凝土损伤萌生、演化的关键。为了深度挖掘数字矩阵中的细微差异信息,文章建立了一套基于灰度共生矩阵理论的分析程序来研究混凝土细观损伤演化过程,并分别应用混凝土试件在单轴静力压缩和拉伸荷载作用下的CT试验结果来验证该方法的有效性。结果表明,该方法不仅能有效地评估混凝土试件的初始细观损伤分布及其在荷载作用下的演化过程,预测试件的断裂位置,确定最大损伤断面,而且能通过统计特征值建立细观损伤变量表达式来定量表征细观损伤。不同应力阶段的4个统计特征值(对比度、能量、相关性、同质性)的变化显示静压试件在应力达到峰值强度的96.2%时,试件内部第42-235幅混凝土横断面位置处损伤有明显发育,且这与试件破坏后的裂缝位置一致,静拉试件在峰值强度前其内部细观损伤未见发育,试件破坏后裂缝出现在89-116幅混凝土横断面CT图像之间。另外,混凝土试件破坏前后的CT图像的灰度共生矩阵对应的彩色热图的对角线分布、峰值个数及带宽与细观损伤发育程度相关。     

基于CT技术和灰度共生矩阵理论研究不同荷载#br# 作用下混凝土的细观损伤演化过程

混凝土CT试验可以通过CT图像记录外部荷载作用下混凝土内部细观损伤演化信息。峰值强度前不同应力阶段同一断面的CT图像所对应的原始数字矩阵中存在细微差异,而这些不能被直观观察到的细微差异正是研究混凝土损伤萌生、演化的关键。为了深度挖掘数字矩阵中的细微差异信息,文章建立了一套基于灰度共生矩阵理论的分析程序来研究混凝土细观损伤演化过程,并分别应用混凝土试件在单轴静力压缩和拉伸荷载作用下的CT试验结果来验证该方法的有效性。结果表明,该方法不仅能有效地评估混凝土试件的初始细观损伤分布及其在荷载作用下的演化过程,预测试件的断裂位置,确定最大损伤断面,而且能通过统计特征值建立细观损伤变量表达式来定量表征细观损伤。不同应力阶段的4个统计特征值(对比度、能量、相关性、同质性)的变化显示静压试件在应力达到峰值强度的96.2%时,试件内部第42-235幅混凝土横断面位置处损伤有明显发育,且这与试件破坏后的裂缝位置一致,静拉试件在峰值强度前其内部细观损伤未见发育,试件破坏后裂缝出现在89-116幅混凝土横断面CT图像之间。另外,混凝土试件破坏前后的CT图像的灰度共生矩阵对应的彩色热图的对角线分布、峰值个数及带宽与细观损伤发育程度相关。     

石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土的导电性能及机敏性能研究

利用石墨等材料作为导电相，采用注浆工艺，制成了石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土材料（Graphite Slurry Infiltrated Fiber Concrete,简称GSIFCON）。通过GSIFCON材料的导电性能及其在单轴受压条件下的电阻率变化与自身内部损伤之间的机敏关系的研究。研究结果表明：GSIFCON材料具有良好的力学性能和导电性能，其电阻率变化与其内部损伤程度之间有良好的敏感性关系。     

声发射与超声波联合测试混凝土构件损伤量试验研究

依据损伤力学理论推导声发射和超声波技术联合测试混凝土试件损伤量的可行性。制作C60混凝土试件,采取加速腐蚀与浸烘循环结合的方法使混凝土试件腐蚀劣化,测试试件超声波速和声发射参数,计算混凝土的损伤量并与实测试件的损伤量进行比对。结果表明:采用声发射和超声波联合技术可以获得混凝土的损伤量,但需要继续优化参数的取值使之与实测值吻合。     

基于细观损伤的混凝土破裂过程的三维数值模拟

在细观力学基础上将损伤力学和计算力学相结合来分析混凝土试件的变形、损伤和破坏过程。把混凝土简化成由骨料、砂浆及其二者之间的界面层所组成的三相复合材料,在已建立的混凝土骨料随机分布三维模型基础上用界面单元多次细分技术进行有限元网格划分,基于弹性损伤本构关系采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化,用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度。对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算。进而通过损伤对混凝土材料裂纹的扩展、贯通以及最后破坏的过程进行研究。     

基于CT图像的环氧沥青混凝土压裂损伤的演化分析

针对如何合理的利用CT图像获取数据来评定环氧沥青混凝土压裂损伤的演化过程问题,本研究利用万能材料试验机对环氧沥青混凝土试件进行单轴压缩试验,运用CT断层扫描技术获取试件的CT图像,采用图像处理技术得到断面的以灰度值显示的二维CT图像,基于二维CT图像重构生成不同加载阶段试件的三维数值模型,并通过超声波环氧沥青混凝土损伤检测获取损伤值,得到压缩位移与损伤、裂缝体积与损伤的变化关系。研究结果表明:随着压缩位移和裂缝体积的增大,损伤逐渐增大,当损伤快速增大时,则预示着环氧沥青混凝土试件临近破坏。     

养护条件对混凝土表面层性能的影响

研究了自然环境、水中养护、薄膜覆盖3种养护条件对不同粉煤灰掺量混凝土表面吸水率以及表面层(1～5 cm)混凝土的电阻率影响.结果表明,混凝土表面层的吸水率以及电阻率对养护条件特别敏感,掺粉煤灰可降低混凝土的表面吸水率;养护条件主要影响距离表面1～3cm处混凝土的电阻率,27 d水中养护后,掺粉煤灰试件电阻率与基准试件相差不大,而6d水中养护和自然养护后,掺粉煤灰试件电阻率明显比基准试件大,且随粉煤灰掺量的增加而增大,从电阻率变化范围来看,27 d水中养护试件的电阻率最小,其次是6 d水中养护的试件,而自然养护的试件最大.混凝土表面电阻率变化能较好反映养护质量的好坏,基于这种变化,对混凝土的养护效果进行定量评价是可行的.     

混凝土养护效果电阻率评价法探索

基于混凝土电阻率与含水率的关系,提出了一种定量评价混凝土养护效果的方法,即将设定接触面积的铜片电极以不同深度埋入混凝土试件内部,用恒电位计测试不同养护条件下混凝土试件内部电阻随深度的变化,根据计算出的混凝土内外层电阻率差值来判定养护的充分性.结果表明:可建立一条充分养护和不良养护之间的定量分界线,即当内外电阻率差值Δρ≤10kΩ.cm时可判定混凝土得到了充分养护,当Δρ≥50kΩ.cm时则可判定混凝土养护不良.     

钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙地震损伤试验研究

为研究钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙的地震损伤规律,设计、制作了4片不同构造形式的剪力墙试件,进行了低周反复加载试验,并分析了试件地震损伤演化过程;对各试件进行基于能量法的地震损伤分析,研究了钢管混凝土边框和带斜筋柱式配筋形式对试件地震损伤的影响。结果表明:钢管混凝土边框和带斜筋柱式配筋的构造组合显著减小了试件地震损伤指数,提高了试件抗震性能,其中柱式配筋形式可以大幅提高试件延性性能,斜筋能够加强试件抗侧刚度,钢管混凝土边框在加载后期可以为试件提供良好的承载力、刚度和变形储备;所建立的地震损伤评定模型,较好地体现了钢管混凝土边框带斜筋柱式配筋剪力墙损伤指数与试验损伤形态之间的关系。     

冻融损伤混凝土与光圆钢筋黏结性能试验研究

冻融在造成混凝土物理力学性能变化的同时,势必改变混凝土与钢筋之间的黏结性能。利用C30、C40、C50三种混凝土强度中心短埋试件单调和往复荷载试验,研究冻融损伤对混凝土与光圆钢筋黏结应力-滑移曲线的影响,分析单调荷载下峰值黏结应力、峰值滑移和残余黏结应力的变化规律,探讨往复荷载作用下峰值黏结退化率与加载循环次数之间的关系。     

复合绝缘子运行过程中的损伤蠕变分析

采用Norton蠕变损伤律建立了复合绝缘子的蠕变损伤演化方程,研究了工作载荷对损伤演化的影响规律,给出了不同工作载荷下复合绝缘子损伤与轴向变形之间的对应关系。研究发现,在损伤发生的最初阶段,损伤发展的速度非常缓慢,当损伤超过0.2以后,损伤演化的速度明显加快,绝缘子很快发生破坏。利用复合绝缘子轴向变形与损伤之间的对应关系,可以借助传感器监测运行过程中的复合绝缘子表面轴向变形的变化,从而确定绝缘子的损伤程度。     

腐蚀混凝土损伤特征的声发射试验研究

为研究受酸腐蚀混凝土在受压过程中的损伤演变规律,用pH值为2.5的硫酸和硝酸混合溶液对混凝土棱柱体试件进行侵蚀,采用单调加载和循环加载两种方式对腐蚀前后的混凝土试件进行单轴抗压试验.通过对试件受力变形、凯塞效应和声发射速率过程参数进行对比分析,研究了酸性腐蚀对混凝土性能的影响;在损伤力学和声发射速率过程理论的基础上建立了考虑初始损伤的混凝土损伤因子及本构关系计算方法,实现了利用声发射事件数对腐蚀混凝土的损伤大小进行定量评估.