泡沫混凝土单轴受压本构关系试验研究

基于对泡沫混凝土材料性能及其影响因素的研究,采用普通硅酸盐水泥制备泡沫混凝土棱柱体试件,进行单轴受压试验,分析试件的破坏形态及其力学性能;分别拟合密度800,1000,1200,1600(kg/m~3)的泡沫混凝土单轴受压应力-应变曲线,并将上述4条曲线拟合为泡沫混凝土单轴受压应力-应变全曲线,确定其本构方程,为有限元分析和计算提供依据。     

轻钢泡沫混凝土组合墙体偏心受压承载力计算研究

通过对5块轻钢泡沫混凝土组合墙体偏心受压承载力试验,分别对有无泡沫混凝土、有无拉条、自攻螺钉间距对立柱在偏心荷载作用下稳定承载力进行了研究。通过试验发现:内部填充泡沫混凝土后,轻钢立柱不再发生整体弯曲屈曲,只发生局部屈曲,中间立柱的极限承载力比空心墙体的可以提高81%;对于内部填充泡沫混凝土的组合墙体,以螺钉间距300mm为基准,螺钉间距为400mm的中间立柱极限承载力降低3.88%左右,螺钉间距为200mm的中间立柱极限承载力提高6.91%左右;拉条对中间立柱极限承载力提高1.55%。参考《冷弯薄壁型钢结构技术规范》,给出了不同参数下轻钢泡沫混凝土组合墙体在偏心受压条件下的计算长度建议值和偏心受压承载力计算公式。     

轻钢泡沫混凝土组合墙体轴心受压承载力计算研究

通过对5块轻钢泡沫混凝土组合墙体进行轴心受压承载力试验,分别对有无泡沫混凝土、有无拉条、自攻螺钉间距对立柱在竖向荷载作用下稳定承载力的影响进行了研究。试验发现:内部填充泡沫混凝土后,轻钢立柱不再发生整体弯曲屈曲,只发生局部屈曲;轻钢立柱的极限承载力与空心墙体相比可以提高75%;对于内部填充泡沫混凝土墙体,以螺钉间距300 mm为基准,螺钉间距400 mm的中间立柱极限承载力降低3.58%左右,螺钉间距200 mm的中间立柱极限承载力提高5.99%左右;拉条对承载力的提高不明显。参考GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和美国《冷成型钢结构设计规范》,给出了不同参数下轻钢泡沫混凝土组合墙体在轴心受压条件下的计算长度建议值和竖向承载力计算式。     

轻钢-泡沫混凝土组合墙体偏心受压有限元分析

为研究轻钢-泡沫混凝土组合墙体的力学性能,采用ABAQUS有限元软件开展三个轻钢-泡沫混凝土组合墙体试件偏心受压仿真分析,三个试件的含钢率依次为1.55%、1.29%和1.03%,偏心距为75mm。获得荷载-位移曲线并对应力云图进行分析,结果表明含钢率越小的组合墙体,它的平均最大压应力值和承载能力均会越小,而对组合墙的整体刚度影响很小,可见含钢率对轻钢-泡沫混凝土组合墙体偏心受压性能有很大影响,为同类试件偏压性能研究提供参考。     

纤维增强泡沫混凝土的力学强度及吸水性能

以普通硅酸盐水泥和动物蛋白发泡剂为基材,制备了泡沫混凝土,研究了:试样强度随水灰比、干密度、纤维长度、纤维类型的变化规律;单轴受压下应力应变全曲线;试样微观泡孔分布以及吸水性能的变化。结果表明,素泡沫混凝土和纤维增强泡沫混凝土的抗压强度均随孔隙率增加呈指数减小,水灰比对抗压强度的影响随纤维添加量、孔隙率的不同而不同。短丝纤维对强度的提升优于长丝纤维,网状纤维对强度的改善优于丝状纤维;纤维泡沫混凝土应力应变全曲线包括上升、下降和峰后三段,与素泡沫混凝土相比,其峰值应力对应的峰值应变减小,而弹性模量和残余应力均大幅增加;大直径泡孔占比随纤维添加量增加而降低,添加纤维提升了试样的吸水性能。     

轻钢-纤维水泥板-泡沫混凝土组合墙体抗侧刚度研究

为获得轻钢-纤维水泥板-泡沫混凝土组合墙体抗侧刚度实用计算式,采用等代拉杆法,将组合墙体简化为杆件模型。其中,墙体纤维水泥覆面板等效为受拉斜杆,墙体内部泡沫混凝土以及部分覆面板等效为受压斜杆。在弹性分析的基础上,给出组合墙体抗侧刚度的理论计算式,组合墙体的抗侧刚度主要与墙体高宽比,泡沫混凝土和覆面板的抗剪强度和厚度以及螺钉间距有关。在此基础上提供了两个轻钢-纤维水泥板-泡沫混泥土组合墙体抗侧刚度计算式应用算例,以供在实际工程中设计参考。     

泡沫混凝土研究及应用新进展

本文介绍了泡沫混凝土的国内外最新研究状况与应用成果,包括泡沫混凝土的特性、材料组成及生产工艺,以及泡沫混凝土在国内外的应用概况,建议了改进泡沫混凝土性能的措施,展示了泡沫混凝土的应用前景。     

提高泡沫混凝土抗压强度试验研究

对泡沫混凝土进行了介绍,提出了泡沫混凝土制备的工艺流程,进行了提高泡沫混凝土抗压强度的试验研究,得出了采用添加早强剂或使用双快水泥作为泡沫混凝土胶凝材料可以较明显地提高泡沫混凝土的抗压强度的结论.     

基于ANSYS软件的钢管混凝土柱子受压性能研究

随着钢管混凝土技术的发展和应用,研究钢管混凝土柱子的受压性能越来越重要,文章基于ANSYS有限元软件,模拟钢管混凝土柱子受压过程,实现了ANSYS模拟钢管混凝土柱子的受压分析,验证了钢管混凝土柱子受压性能优于钢筋混凝土的结论。     

多元胶凝体系泡沫混凝土性能研究

采用正交试验研究了粉煤灰、矿粉、硅灰及减水剂对泡沫混凝土力学性能的影响,设计了泡沫混凝土配合比,研究了在不同干密度下泡沫混凝土的抗压强度、孔隙率和导热性能。初步探究了利用珊瑚砂制备泡沫混凝土的可行性。结果表明:复掺矿粉和硅灰能有效提高泡沫混凝土的强度;泡沫混凝土的抗压强度、导热系数与干密度存在非线性关系,孔隙率与泡沫混凝土干密度呈线性负相关。珊瑚砂的掺入对泡沫混凝土性能存在不利影响。     

轻质发泡水泥保温材料的制备研究

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,通过化学发泡法制备密度约为220kg/m3的轻质发泡水泥保温材料,研究促凝剂、减水剂对其性能的影响并确定其最佳配合比。结果表明：偏铝酸钠可作为轻质发泡水泥保温材料的促凝剂,其最佳掺量为1.00%;聚羧酸减水剂对其力学强度、保温隔热性能及防水性能均具有提升作用。     

超细粉煤灰高性能混凝土的力学性能

研究了由电收尘气流分选工艺收集的超细粉煤灰对高性能混凝土力学性能的影响;采用多元回归分析方法研究了影响超细粉煤灰高性能混凝土不同龄期抗压强度、劈裂抗拉强度的因素．试验结果表明：超细粉煤灰的掺入改善了混凝土的力学性能,并使混凝土的长期抗压强度稳定增长．与同强度等级的普通混凝土相比,超细粉煤灰高性能混凝土的钢筋握裹力有所提高,干缩和徐变降低,而抗剪强度则与之接近,应力—应变曲线与之类似．     

应用Lyapunov指数研究混凝土阶段特征的稳定判据

根据混凝土材料的应力-应变试验研究,得出试验曲线呈明显的分段特征,曲线的离散性发生于应变软化阶段。通过对试验数据序列的混沌动力学分析得出:随着单向抗压强度的增加,混凝土材料全应力-应变过程的系统状态由较有序的定常态质变为低混沌态,进而逐渐演化到强混沌态;混凝土材料峰后应力-应变阶段曲线的线性性质增强,裂隙系统状态由强有序的定常态向弱混沌态演化;混凝土材料峰前阶段的裂隙系统基本呈现弱混沌状态。提出将LE1作为混凝土材料阶段特征的稳定判据,将LE1作为系统稳定度的表征量,并在实例计算中证明了该法确定的稳定判据符合实际情况。     

低强再生混凝土及其应用

通过疏理和分析国内外文献,结合试验论证,为建筑固废资源化提供一个新思路,即利用由废混凝土生产的再生原料(再生骨料和再生微粉)制备泡沫再生混凝土。阐述了再生骨料和再生微粉的加工工艺和复杂特性,分别介绍了再生混凝土和泡沫混凝土的力学性能及应用,并重点分析了影响泡沫混凝土性能的主要因素。充分利用再生混凝土与泡沫混凝土的自身特点,将两者进行有效结合,提出了一种低强功能化泡沫再生混凝土的制备方法,并确定了可行的配合比。最后,对这一研究方向进行了展望,提出了拦阻系统被破坏后现场实现二次、多次再生的可能性,使其具有更高的利用价值。研究结果表明:在同一种配合比下,泡沫混凝土的强度和密度远低于再生混凝土; 用再生细骨料取代标准砂后,所得泡沫再生混凝土的强度和密度会进一步降低; 所制备的泡沫再生混凝土符合规范《特性材料拦阻系统》(MH/T 5111—2015)中提出的耗能曲线要求,验证了将其用作机场跑道端末端安全区特性材料拦阻系统的可行性。     

Mechanical properties and associated seismic isolation effects of foamed concrete layer in rock tunnel

Foamed concrete has a good energy absorption capability and can be used as seismic isolation material for tunnels. This study aims to investigate the mechanical properties and associated seismic isolation effects of foamed concrete layer in rock tunnel. For this, a series of uniaxial/triaxial compression tests was conducted to understand the effects of concrete density, confining stress and strain rate on the mechanical properties of foamed concrete. The direct shear tests were also performed to investigate the effects of concrete density and normal stress on the nonlinear behaviors of foamed concrete layer-lining interface. The test results showed that the mechanical properties of foamed concrete are significantly influenced by the concrete density. The foamed concrete also has high volumetric compressibility and strain-rate dependence. The peak stress, residual stress, shear stiffness and residual friction coefficient of the foamed concrete layer-lining interface are influenced by the foamed concrete density and normal stress applied. Then, a crushable foam constitutive model was constructed using ABAQUS software and a composite exponential model was also established to study the relationship between shear stress and shear displacement of the interface, in which their parameters were fitted based on the experimental results. Finally, a parametric analysis using the finite element method (FEM) was conducted to understand the influence of foamed concrete layer properties on the seismic isolation effect, including the density and thickness of the layer as well as the shear stiffness and residual friction coefficient of the interface. It was revealed that lower density and greater thickness in addition to smaller shear stiffness or residual friction coefficient of the foamed concrete layer could yield better seismic isolation effect, and the influences of the first two tend to be more significant.     

巷道围岩卸压多孔混凝土的压缩特性研究

多孔金属材料具有吸能和减振作用,已在航空航天、汽车工业等领域成功应用。针对采矿工程冲击地压对巷道支护损坏问题,制备了一种能缓冲、卸压的多孔混凝土材料,通过室内试验和压缩特性分析,对多孔混凝土材料压缩力学特征进行了分析。试样试验结果表明:多孔混凝土材料压缩特征概括为三个段和一个点,表述为:平台缓增阶段、类弹性密实阶段、衰退阶段和屈服破坏点,其中平台缓增阶段为卸压缓冲能量主要耗散段。其材料抗压强度随表观密度的变化拟合函数为y=1E-07x2.617;矿用巷道缓冲多孔材料骨料适宜粒径为5~10 mm。多孔混凝土的制备与研究,进一步解决了煤矿深井巷道及隧道缓冲卸压综合防护问题。     

泡沫混凝土弹性模量的测试方法探讨

为获得密度为800 kg/m3的泡沫混凝土的弹性模量数据,设计了一种振弦式应变计测试的方法,并采用该方法测试了采用普通水泥和双快水泥配制的两种泡沫混凝土的应力应变,绘制了变化曲线,计算了弹性模量.采用普通水泥配制的泡沫混凝土,7 d的弹性模量在200～300MPa之间,采用双快水泥配制的泡沫混凝土,2 h的弹性模量在350～500MPa之间.测试表明该方法操作方便、速度快、测试结果离散性小、数值符合泡沫混凝土的特点和强度水平.     

磨细炉底渣的性质及其在泡沫混凝土中的应用研究

对热电厂所排的炉底渣进行磨细加工成灰渣。测试分析了磨细灰渣的化学成分、相组成以及火山灰活性。试验结果表明磨细灰渣的45μm筛余量控制在10%左右时其品质为最优。将磨细灰渣应用于泡沫混凝土作一研究探讨。泡沫混凝土的多孔结构为磨细锅炉灰渣的应用提供了可能。     

水泥砂浆和混凝土的环向受拉全过程曲线试验研究

本文介绍首次成功地用环形试件测出水泥砂浆和混凝土在环向受拉状态下的应力-应变全曲线,指出了该方法的优缺点,给出了全曲线的回归表达式。     

基于SHPB试验的钢纤混凝土损伤研究

通过SHPB试验得到压杆中入射波与透射波应变随时间变化的时程曲线,求得在不同应变率条件下被测混凝土材料的应力与应变的关系,然后对混凝土的损伤因子采用Weibull函数,通过拟合得到了混凝土材料在冲击载荷下损伤因子的变化,确定了影响损伤因子变化的参数.对透射波的测量采用了半导体应变计技术,测量结果表明,半导体应变计技术可以较好的用在较弱的透射波测量.