轻质多孔混凝土受压应力-应变全曲线试验研究

通过对这两种轻质多孔混凝土材料进行基本力学性能试验,就其弹性模量及应力—应变全曲线等进行了研究与探讨。试验结果表明:相对于普通混凝土而言,轻质多孔混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量等均要小一个量级,而峰值应变却比前者大30%～40%。单轴受压应力—应变曲线到达峰值应力前近似按线性比例增加,塑性变形很小;峰值应力后,迅速跌落;跌落至其残余强度后,出现缓慢降落的斜直线段。材料在整个受压破坏过程中,呈现出低强度弹脆性力学性能。在试验研究与理论分析的基础上,采用上升、下降和斜直线三段曲线拟合了轻质多孔混凝土的单轴受压应力—应变关系,给出了具有明确物理意义的轻质多孔混凝土材料单轴受压统一本构模型,为轻质多孔混凝土在抗震结构中的广泛应用提供了有力的试验依据。     

聚苯乙烯改性泡沫混凝土的强度和收缩性能研究

制备了不同泡沫掺量(泡浆比为0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、4)及复掺不同聚苯乙烯颗粒(颗粒与泡沫体积比为0.5、1、1.5、2)的轻质混凝土,研究了EPS(Expanded Polystyrene,简称EPS)颗粒对轻质泡沫混凝土强度及收缩性能的影响。随着泡浆比的增大,泡沫混凝土的表观密度和抗压强度逐渐降低,收缩值也随之增大;当泡沫掺量过大时,泡沫混凝土易出现坍模现象,料浆的缺陷也会增多。而复掺EPS颗粒的泡沫混凝土采用EPS颗粒取代部分泡沫,解决了高掺量泡沫的混凝土易坍模的问题;随着EPS颗粒掺量的增加,泡沫混凝土的表观密度和抗压强度值变得稳定,同等密度条件下强度更高,延缓了泡沫混凝土的收缩。     

双轴受压状态下混凝土动态抗压特性试验研究

由于多轴试验装置的高技术性,混凝土在复杂应力状态下的动力研究相对偏少。为研究双轴受压状态下混凝土的动态抗压特性,采用真三轴静动综合加载试验系统,进行了5种双轴受压状态下混凝土立方体试件的冲击压缩试验,分别从应力—应变曲线特征、强度特性和变形特性等方面分析双轴受压状态对混凝土动力响应的影响规律。结果表明:双轴受压状态下,混凝土承受冲击荷载时呈现典型的脆性破坏,应力-应变曲线初期无明显压实挤密阶段;主轴压比一定时,随单侧压比的增大,混凝土的动态抗压强度呈现出先升高后降低的趋势,峰值应变和平均应变率皆呈现出先减小后增大的趋势;双轴受压对混凝土有加固约束作用,因而提高了其动态抗压强度和抗变形能力,主轴压比:单侧压比为0.4:0.4时作用效果最佳。     

预加静载对大骨料混凝土动态抗压性能的影响

利用静、动三轴试验机对大骨料混凝土施加不同应变率的单轴压荷载,研究不同的预加静态荷载和应变率(应变率为10-5/s~10-2/s)对大骨料混凝土的动态受压性能影响。试验表明:大骨料混凝土试件在单轴压荷载下为典型的柱状破坏,应变率不会改变试件的破坏形态。随着应变率的提高,混凝土试件表面的裂缝数量逐渐增多,同时存在更多的骨料破坏,混凝土的抗压强度随之增加。在同应变率荷载下,大骨料混凝土的动态抗压强度随着预加初始静态荷载的增加而降低。在初始静态荷载下,大骨料混凝土的应力应变曲线段与静态荷载下相同。当应变率增加时,曲线的斜率即发生变化,其切线模量明显增加,而峰值应变没有明显的改变。     

早强聚苯乙烯混凝土动静力学性能试验研究

对养护龄期分别为12,24,36h的聚苯乙烯()混凝土进行试验,研究了聚苯乙烯(EPS)混凝土的早期抗压强度,利用100mm的SHPB装置进行了冲击压缩试验,得到不同应变率下的全过程应力-应变曲线,并与养护龄期为28d的EPS混凝土力学性能进行比较。结果表明:随着养护龄期的增加,EPS混凝土的抗压强度和抗冲击性能随之增加。养护龄期为36h,28d时,EPS混凝土的动态抗压强度随着应变率的增加而增大,体现了显著的应变率相关性;养护龄期为24,12h时,EPS混凝土的动态抗压强度随着应变率的增加变化不明显。另外,冲击荷载下,EPS混凝土破坏状态呈黏聚性,即碎而不散,表明其具有良好的韧性及优越吸能特性。     

圆钢管钢纤维活性粉末混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究圆钢管钢纤维活性粉末混凝土（RPC）短柱的轴压性能,完成了7根外径219~273mm的圆钢管钢纤维RPC短柱轴压性能试验,分析了套箍系数、径厚比对轴压试件荷载-应变曲线和破坏特征的影响。结果表明：套箍系数ξ在0.63~0.88时,荷载-位移曲线在峰值荷载后出现下降段,短柱呈现剪切破坏模式;当ξ≥1时,在到达峰值荷载后,荷载下降幅度明显减小或出现回升趋势,短柱呈现腰鼓形破坏模式。在达到峰值荷载的85%之前,试件处于弹性阶段,钢管纵向应变大于横向应变;弹塑性阶段,钢管横向应变增加较快,其横向变形系数超过钢管的泊松比并逐渐增大,钢管对RPC的约束作用不断增强。随着混凝土抗压强度提高,其横向变形系数减小,钢管对核心区RPC约束效果降低。     

荷载-硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性

通过对经历不同荷载水平和硫酸盐浓度后的高强混凝土试件进行单轴压缩试验,研究了荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对高强混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变和应力-应变曲线的影响,并考虑了不同标距对应变测量结果的影响。结果表明:随单调荷载水平的增大,未侵蚀和浓度为1%侵蚀的混凝土抗压强度、弹性模量以及峰值应变减小,浓度为5%和10%侵蚀的混凝土抗压强度和弹性模量减小,而峰值应变增大;随着溶液浓度的增大,未经历荷载历史和经历单调荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量先增后减,峰值应变先减后增,而经历单调荷载70%和循环荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量减小,峰值应变增大;试件的力学性能对高浓度侵蚀较敏感,经历浓度为10%侵蚀的混凝土强度降低达25%;浓度对应力-应变曲线的影响较为显著,经历浓度为10%侵蚀的混凝土曲线上升段斜率变小,且形状变得扁平。在此基础上,利用基于Weibull分布的损伤本构模型对试验曲线进行研究,并对模型参数进行统计分析,结果表明建立的损伤本构模型理论曲线与试验曲线吻合较好。     

高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱受力性能试验研究

为研究高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土柱的受力性能,设计了32个约束混凝土柱,对其进行轴心受压试验。试件主要设计参数包括混凝土强度等级为C50、C60、C70、C80,高强钢棒抗拉强度标准值为800、970MPa,体积配箍率为0.9%、1.2%、1.6%、2.0%。试验结果表明：约束混凝土柱在轴向荷载作用下呈腰鼓形破坏或单折剪切破坏,对于确定的非约束混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度,约束箍筋体积配箍率较小时发生单折剪切破坏,体积配箍率较大时发生腰鼓形破坏;约束箍筋拉应变随混凝土弹性模量与非约束混凝土抗压强度比值增大而增大,随箍筋体积配箍率增大而减小;约束混凝土柱的体积配箍率大于某一量值时,会出现约束混凝土达到抗压强度时箍筋拉应变小于其屈服应变的情况。基于试验结果,建立了用于判别腰鼓形破坏和单折剪切形破坏的界限,并给出了相应的计算式;建立了约束混凝土柱发生轴压破坏时约束箍筋拉应变计算公式及箍筋受拉屈服对应的最大体积配箍率计算公式,为合理设计高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱提供参考。     

早强EPS混凝土静态力学性能试验研究

对养护龄期分别为12h,24h和36h的聚苯乙烯(EPS)混凝土进行静态抗压强度试验,研究了聚苯乙烯(EPS)混凝土的早期抗压强度,并与养护龄期为28d的EPS混凝土抗压强度进行比较。结果表明,EPS混凝土抗压强度随养护龄期的增长而增加,早期抗压强度增幅较大。通过对EPS混凝土应力—应变全曲线进行分析、计算,得到相应的力学性能指标。结果表明,EPS混凝土应力—应变全曲线具有相似的几何特征,其受压破坏过程是渐变的,显示出较好的变形性性能,其韧性随着养护龄期和抗压强度的增加而增加。     

高应变率下不同含水率混凝土力学性能的试验研究

为解决在含水复杂条件下,高应变率荷载作用对混凝土动态力学性能的影响问题,利用含水率控制法与霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同含水率下混凝土试样开展动态单轴压缩试验,探究试样的动态应力-应变曲线、抗压强度、动弹模及峰值应变的变化规律,并对其宏观破坏形态进行分析。研究表明:随着含水率增大,混凝土试样的动弹模与抗压强度减小,峰值应变增大,破碎程度加剧;随着应变率增大,试样的动弹模及抗压强度明显增大,而动态峰值应变变化较小,破坏程度增加,试样破坏类型由拉伸破坏向压剪破坏转变。这说明含水率增大会使混凝土的动态力学性能减弱,而增大加载应变率可提高试样动态抗压性能,加剧混凝土材料的破坏程度。在实际混凝土工程中,应合理设置排水结构减少水对混凝土的侵蚀作用,并且可以设计适宜加载应变率控制混凝土结构的变形与破坏程度。     

陶粒泡沫混凝土的力学性能及吸能特性

以快硬硫铝酸盐水泥为结合剂,与陶粒、预制泡沫混合制备得到陶粒泡沫混凝土.探讨了泡沫混凝土密度与陶粒粒径匹配关系对陶粒泡沫混凝土在静态单轴压缩下的破坏模式、抗压强度、压实应变和能量吸收的影响.结果表明:随着泡沫混凝土密度的提高或陶粒粒径的增大,陶粒泡沫混凝土发生非界面破坏的现象逐渐显著,由此确定出与3种粒径陶粒相匹配的泡沫混凝土的密度范围;随着泡沫混凝土密度的提高,陶粒泡沫混凝土的抗压强度和能量吸收能力均显著提高,压实应变随之减小;随着陶粒粒径的增大,陶粒泡沫混凝土的抗压强度先增后减,压实应变先减后增,能量吸收能力逐渐增强.     

混凝土/聚氨酯泡沫铝板复合夹层结构抗冲击性能研究

为研究聚氨酯泡沫铝板作为混凝土吸能层时对冲击破坏的保护效果,利用落锤冲击试验机对复合夹层结构进行冲击试验。试验结果表明,在相同冲击荷载作用下,当吸能层厚度成倍增加时,顶层混凝土板破坏程度无明显减弱,底层混凝土板受保护效果显著,其中最大峰值荷载相对持平,零点持续时间和回弹位移都随之增加。当吸能层总厚度不变,由单夹层结构变为双夹层结构时,顶层混凝土板破坏程度减弱,底层混凝土板变化不大,最大荷载力值减少43%,压缩深度减少一半,锤头剩余能量明显增多。     

荷载历史和硫酸盐干湿循环侵蚀作用下混凝土抗压性能试验研究

为研究荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对混凝土单轴抗压性能的影响,对经历不同荷载历史(0、25%、50%极限抗压强度)和不同浓度(5%、10%)硫酸盐干湿循环作用下混凝土试件进行单轴压缩试验,考察材料弹性模量、抗压强度、峰值应变和应力应变关系等力学性能的变化规律。试验结果表明,经历硫酸盐干湿循环侵蚀后的混凝土纵向裂缝数量变多,表层剥落严重;经历硫酸盐侵蚀的混凝土应力应变全曲线形状变得扁平,下降段变得平缓;随着硫酸盐溶液浓度的增大,混凝土抗压强度和弹性模量均降低,但峰值应变增大;相同浓度下,混凝土的抗压强度和弹性模量随着应力水平的增大有降低的趋势,但降低的幅值不明显,峰值应变有增大的趋势。     

聚苯乙烯泡沫颗粒轻量土水稳定性试验研究

为研究在长期浸水条件下聚苯乙烯泡沫(EPS)颗粒轻量土的水稳定性,通过密度试验和无侧限抗压强度试验研究了轻量土的物理力学性能。研究表明:EPS颗粒轻量土的单轴应力-应变曲线具有应变软化特性,可分为四个阶段:压缩密实阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏后阶段;浸水环境不会影响其应力-应变曲线的类型。浸水时间越长,应力-应变曲线峰值越高,平均变形模量越大,破坏应变越小。同时,轻量土的密度和强度具有良好的稳定性。浸水180 d土的密度绝对变化量为-0.01~0.02 g/cm~3,相对变化量为-3.43%~3.52%;强度的绝对增长量为192.51~618.40 k Pa,相对增长量为42.23%~108.34%,完全能够抵抗浸水环境的侵蚀作用。EPS颗粒轻量土是一种多孔弹塑性材料,其长期浸水条件下良好的水稳定性可使其在南方多雨及河网密集地带应用,轻质高强的特点可有效解决承载力不足、边坡失稳等工程问题。     

废旧轮胎橡胶颗粒对混凝土性能的影响

针对橡胶混凝土的抗压强度与延性性能,实验选取橡胶颗粒粒径和橡胶颗粒掺量两个变量,对橡胶混凝土进行坍落度、立方体抗压强度实验,受压应力—应变全曲线,破坏形态分析。通过实验数据分析可得橡胶颗粒的掺入使混凝土的弹性模量大幅度下降,且存在明显的屈服点,这表明掺入橡胶颗粒可以有效地提高混凝土的延性性能。     

钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100％取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。     

水泥改性聚乙烯醇固化轻质土的强度特性

为改善水泥固化轻质土存在的不足,采用水泥-改性聚乙烯醇(SH)对轻质土进行固化.分析探讨了水泥-SH固化轻质土的受压破坏方式、应力-应变曲线类型以及龄期、养护环境、SH掺量、土质成分对水泥-SH固化轻质土无侧限抗压强度的影响.结果表明:水泥-SH固化轻质土受压破坏没有出现明显的破裂面,且破坏应变较大,有较高的残余强度;室温养护下水泥-SH固化轻质土的无侧限抗压强度显著高于恒温恒湿养护;SH固化剂显著提高水泥固化轻质土无侧限抗压强度的最低掺量为4.5%(质量比);SH固化剂可以减小土质成分对水泥固化轻质土无侧限抗压强度的影响.     

超长循环荷载下轻质混凝土疲劳特性

采用MTS万能试验机对外掺30%体积分数聚苯乙烯颗粒的轻质混凝土试件施加不同频率(5,10Hz)及荷载幅值(30,35,40kN)的超长循环荷载,进行累计2 000×104振次的疲劳试验,研究其动应力-应变滞回曲线形态随振次的变化规律,并计算了对应的阻尼比、动弹性模量等动力学性能.结果发现:与同强度等级的混凝土相比,轻质混凝土阻尼比较大,动弹性模量稍低,表明其吸能效果更好,韧性与抗裂性能也更为优异;轻质混凝土试件在1 570×104振次左右出现了细微裂缝,根据其附近的应力应变关系发现,该试件的阻尼比与动弹性模量在疲劳损伤前后基本保持稳定;提出和验证了轻质混凝土疲劳寿命预测公式,并对其应用于道床的可行性进行了研究.     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

钢纤维改善高强混凝土单轴受压特性的试验研究

研究了钢纤维高强混凝土单轴受压应力-应变全曲线的特征。通过试验发现,在高强混凝土中掺入钢纤维,对应力-应变曲线产生了明显的影响,特别在钢纤维体积率Vf=1.5%及2.0%时,应力-应变全曲线出现了二次峰值,这在普通钢纤维混凝土及高强混凝土中从未出现过。同时由于钢纤维的掺入,对高强混凝土单轴受压的应力峰值、峰值应变及韧性都产生了不同程度的影响,从而有效地改善了高强混凝土的性能。