压汞法测定水泥基材料孔结构的研究进展

简要论述了压汞法测定孔结构技术,并给出了水泥基材料压汞法应用的假设和修正,检验了这些假设和修正对于孔隙测定数据的影响。利用给出的孔结构数值关系,预测水泥基材料的强度、抗渗性和耐久性。压汞法应用的假设和修正对于孔数据有明显的影响,从而影响总的孔隙率值、孔径尺寸和孔径的曲线形式。由于假设和修正的不同,导致材料强度、抗渗性和耐久性的不同。因此,研究者在给出的孔隙数据中,应详细论述其假设和修正的内容。     

小湾拱坝湿筛与三级配混凝土静态弯拉声发射特性

摘 要：结合小湾拱坝湿筛和三级配混凝土静态弯拉试验,采用全数字化声发射系统采集了两种混凝土在三点弯曲荷载作用下从加载至最终破坏的声发射特征参数和波形。对比分析了各加载阶段的声发射活动发展规律及声发射波形FFT功率谱峰值频率和频率质心的统计特征,识别了两种混凝土以声发射特征参数为基础的损伤断裂机制,采用商业声发射软件对微裂缝局部化区域进行了定位。结果表明,三级配混凝土与湿筛混凝土相比,具有以下声发射特征：(1)更易诱发损伤,在各个加载阶段具有较小的声发射b值;(2)声发射撞击峰值频率在100-125kHz频段及225-250kHz频段也有分布,同时频率质心比湿筛混凝土低;(3)在湿筛混凝土的一个特定机制的持续时间范围内,三级配混凝土识别为两个机制;(4)微裂缝的局部化区域范围大于湿筛混凝土。     

混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法

基于对大坝混凝土亟需进行动态弯拉试验，本文对混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法进行了研究。参照水工混凝土试验规程（DL/T 5150-2001）中的静载弯拉试验，采用简支梁三分点加荷法，自行设计出适应往复拉压加载的系列装置（湿筛、三级配和四级配混凝土试件），能够实现多种类型荷载（如冲击、三角波、正弦波以及任意波形）的施加。通过反复试验得出了合理的试件安装、荷载施加、数据采集和处理方法，形成了规范的动态弯拉试验操作步骤。研究成果为后续的混凝土动态弯拉系列试验研究打下了基础。     

GFRP筋拉伸力学性能温度效应试验研究

 玻璃纤维增强塑料(GFRP)材料的力学性能对工作环境温度很敏感，在设计时应充分考虑环境温度对此的影响。通过试验研究在不同工作环境温度(20 ℃～120 ℃)条件下GFRP筋拉伸力学性能的温度效应。加载设备采用MTS322电液伺服静动万能试验机，试验温度由环境箱进行自动控制。试验结果表明：试件在加载过程中，会因损伤而发出清脆响声，其表面出现白斑状裂纹，随荷载增加响声增大而渐密；破坏形态多为较大范围内发生片状裂开破坏，偶见某一断面断裂破坏，均为脆性破坏；GFRP筋的力学性能对环境温度非常敏感，极限抗拉强度、抗拉初始弹性模量、屈服应变和极限延伸率随着环境温度增加而下降，而抗拉屈服后弹性模量变化规律则相反；GFRP筋应力–应变曲线在20 ℃～80 ℃时为双线性，随着温度升高，其屈服点逐渐降低，在100 ℃，120 ℃时应力–应变曲线变为线性。通过试验分析，建立考虑环境温度影响的GFRP筋应力–应变关系及其相关参数同环境温度的关系；提出考虑环境温度影响的GFRP筋极限抗拉强度计算公式。试验研究成果为GFRP筋在不同环境温度条件下应用提供了科学依据。     

基于微观结构特征混凝土动态抗拉强度提高机理及其统一模型

混凝土动态抗拉强度提高机理是混凝土动态力学特性研究的难点和热点。影响混凝土动态强度的因素很多，主要包括混凝土静态强度、粗骨料、水灰比、养护条件、湿度条件、龄期、温度、尺寸效应、试验手段和加载方式等。学者们试图从能量耗散、混凝土中自由水粘性、惯性力以及试验方法等方面进行机理性解释，研究尺度从宏观到细观。混凝土微观结构特征研究成果斐然，包括孔隙结构特征分类及分布模型、孔隙结构特征对强度的影响、微观结构特征的影响因素、自由水对混凝土的影响。通过总结和分析研究混凝土材料静动态强度及其微观结构特征的主要研究成果，从微观角度研究了混凝土动态抗拉强度提高机理。研究表明基于微观结构特征研究混凝土动态抗拉强度提高机理是可行的，并建立了能够解释水灰比、养护条件、龄期、含水量以及不同加载速率等因素影响混凝土动态抗拉强度微观结构机理统一模型。模型使混凝土动态抗拉强度形成得到了统一，即由固体材料效应（干强度+率效应）、自由水效应（毛细吸力+Stefan效应）以及惯性效应三部分组成，各部分在不同应变率阶段影响程度不同。     

小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉力学特性试验研究

结合小湾拱坝，试验研究了湿筛混凝土动态弯拉力学特性。试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法。静载试验加载速率为250N/s。动载试验考虑了不同初始静载（0%、40%、80%、90%）和不同动态加载方式（冲击和变幅三角波）。40%、80%和90%初始静载分别取18.6kN、37.2kN和41.8kN，以静载速率加载至初始静载值，再施加动态荷载。冲击波形加载速率是250kN/s。变幅三角波形加载频率是1Hz，每个加载台阶含三个周期，相邻加载台阶差值是20kN。湿筛混凝土试验结果表明：(1)初始静载对混凝土动态极限弯拉强度影响很大；(2)合适比例的初始静载对混凝土动态极限弯拉强度有利，本文试验发现80%初始静载时动态弯拉强度提高最大，冲击试验DIF高达1.49；(3)同静载相比，冲击加载时混凝土动态极限弯拉强度提高，弯拉极限拉伸值略小，弹性模量提高不多，纯弯区正截面中和轴位置没有变化；(4)往复加载对混凝土存在低周疲劳的不利影响。对比分析表明，三级配混凝土与其湿筛混凝土动态弯拉力学特性，定性规律相似，但定量结果尚得不出来，进行高拱坝抗震设计时，应采用全级配混凝土动态试验结果。     

大坝混凝土动态弯拉声发射特性试验

为了研究大坝混凝土在不同加载速率下的弯拉声发射特性，并进一步理解不同加载速率下混凝土的损伤发展过程，在MTS试验机上以四种不同的加载速率进行了无开口湿筛混凝土梁的三弯点试验。结果表明，随着加载速率的提高，声发射撞击累计数减少，而撞击率峰值增加，低振幅（35-40 dB）的声发射信号所占比例有所增加，声发射振铃数、信号能量和持续时间的平均值都有提高的趋势；在低加载速率时，混凝土在破坏过程中产生较少数的微裂缝，其破坏机制受少数主要裂缝（跨中位置）控制，而在高加载速率时，微裂缝分布在较宽的范围之内。     

混凝土动态特性及其机理研究

地震作用下混凝土动力反应和破坏过程极其复杂，结构的抗震设计是否安全、合理，不仅取决于抗震动力分析，而且取决于设计采用的地震动参数和混凝土材料动态力学参数，故而混凝土动态特性研究对公路、桥梁、大坝等结构的设计有着重要的意义．文章回顾了混凝土动态特性这一课题的研究历史，按时间顺序介绍了国内外的研究进展，以及混凝土动态强度特性、变形特性的有关试验研究成果，讨论了分离式霍普金森压杆(SHPB)、电液伺服系统、落锤、轻气炮、板冲击系统和声发射等材料动力试验设备的原理及其适用范围，并根据试验结果的分析和比较，对混凝土动态特性的率敏感性的机理进行了探讨，最后指出混凝土动态特性这个研究热点，在试验研究、理论分析及数值模拟等方面需要解决的问题，为进一步的研究提供参考．     

水泥砂浆动态轴向拉伸本构关系试验研究

针对混凝土的重要组成材料水泥砂浆,在MTS试验机上对其进行不同应变速率、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:①砂浆的抗拉强度随应变率变化敏感性较强,在10-6～10-2 s-1应变率范围内,强度可提高2倍以上;②弹性模量随应变率增加成比例增长,但幅度不大;③峰值应变随应变率的提高有所提高,但离散性较大。极限应变值没有明显率敏感性;④由应变片值获得的名义轴拉应力应变曲线可简化为三段折线,上升段可近似看为直线段,下降段可看成两段折线,卸载至约25%强度时,出现拐点,应变约为200με;⑤65%以下预静载没有对砂浆的动载强度产生不利,反而有所增强;⑥在加载上升段进行地震作用频率范围的往复加载,对水泥砂浆造成的损伤累计较小。     

花岗岩动态轴向拉伸力学性能试验研究

在MTS试验机上对花岗岩进行不同应变率(10-6～10-2 s-1)、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:在10-6～10-2 s-1应变率范围内,岩石抗拉强度随应变率提高近线性增长;花岗岩的弹性模量随应变率变化无明显变化;峰值应变随应变率增大有增长的趋势,极限应变没有明显的率敏感性;不同应变率的名义应力–应变全曲线的上升段在约40%强度以前呈线性,之后出现明显非线性变形,但随着应变率的增加,非线性程度降低;下降段可简化为两段折线:从峰值卸载至25%强度时,出现拐点,此时应变为300～400με,此后应变增长速度加快,降至残余应力10%强度处时,应变为600～900με;50%以下预静载不会对花岗岩的动载强度产生不利,反而有所增强;更高的预静载则会降低动载强度;在往复加载的低周疲劳引起的损伤累积下,岩石的动强度低于单调加载;随着循环次数的增加,残余应变逐渐增加,且增加的幅度亦有所加大,出现损伤软化的特征。