定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂细观数值模拟

采用随机生成算法投放钢纤维,建立了随机乱向、定向钢纤维增强水泥基复合材料（SFRC、ASFRC）三点弯曲梁细观有限元数值模型,计算了不同纤维掺量下SFRC试件和ASFRC试件加载断裂的全过程,分析了三点弯曲梁开裂截面处的纤维应力,研究了定向钢纤维的细观增强机理.结果表明：SFRC试件和ASFRC试件荷载-裂缝张开口位移全曲线的模拟值与试验值符合较好,峰值荷载的误差在10%以内;SFRC试件和ASFRC试件的峰值荷载与纤维合力的最大值均随着纤维掺量的增加而增大,当纤维掺量为0.8%、1.2%、2.0%时,ASFRC试件的峰值荷载较SFRC试件提高了75%、111%、141%,纤维合力的最大值较SFRC试件增大了202%、144%、127%;定向钢纤维可以有效改善水泥基复合材料的断裂性能,显著提高钢纤维的利用率,延缓裂缝的扩展.     

发泡剂对脱硫建筑石膏性能影响的研究

研究了松香类、烷基磺酸钠、烷基醚类发泡剂对脱硫石膏凝结时间、流动度经时损失、导热系数和强度的影响,并通过扫描电镜对硬化体孔结构进行观察.结果表明,烷基磺酸钠的发泡能力、缓凝效果和流动度保持性最好.脱硫建筑石膏硬化体的保温隔热性能和力学性能不仅与发泡剂掺量有关,还和引入的孔结构有关.     

定向钢纤维增强水泥基复合材料抗拉细观模拟

将钢纤维增强水泥基复合材料看作水泥砂浆基体和钢纤维夹杂组成的复合材料,采用扩展有限元法模拟了定向钢纤维增强水泥基复合材料受拉破坏的全过程.研究采用混合同余法生成随机数建立了钢纤维随机生成算法,进而生成了不同纤维掺量的定向钢纤维水泥砂浆细观数值模型.在考虑钢纤维与砂浆基体黏结滑移作用的基础上,模拟了定向钢纤维水泥砂浆受拉断裂全过程,得到了拉伸应力-应变全曲线.通过开展直拉试验,对细观数值模拟结果进行了验证.研究表明,细观数值模拟得到的全曲线结果与试验结果吻合较好,建立的细观模型有助于进一步揭示钢纤维增强水泥基复合材料的拉伸破坏机理.     

混凝土的除冰盐剥落性能与机理研究

进行了混凝土在浓度3．5％氯化钠溶液中快速冻融的试验研究，结果表明，盐溶液对混凝土抗冻性的影响具有双重性，盐溶液使混凝土试件表面饱和程度的提高导致严重剥落，重量损失大幅度增加，溶液降低冰点的作用使混凝土内部破坏程度较小，相对动弹性模量下降略为缓慢。混凝土的耐久性系数应该考虑相对动弹性模量和重量损失两个指标。     

硫酸钠溶液对混凝土抗冻性的影响

对混凝土在硫酸盐侵蚀条件下的抗冻性进行了实验研究,分析了硫酸钠溶液影响混凝土抗冻性的机理,结果表明,水灰比不同的混凝土,受到硫酸钠溶液影响的程序有所不同：水灰比较高,强度较低的混凝土,其弹性模量的下降比在水中时稍慢,抗冻融循环次数稍多;水灰比较低,强度较高的混凝土则由于硫酸盐侵蚀发挥作用,所以要比在水中冻融更早达到破坏,破坏形态为断裂。     

冻融和应力复合作用下HPLC的损伤与损伤抑制

研究了荷载和冻融循环双重损伤因子同时作用下高性能混凝土（ＨＰＬＣ）的损伤规律。试验结果表明,在不同应力比的荷载作用下,高性能混凝土的抗冻性能随应力比的提高而下降。掺入钢纤维、引气或两者复合之后的高性能混凝土抵抗双因子损伤能力大大提高,抗冻性显著改善。实验结果还表明,在冻融与荷载双重损伤因子共同作用下的混凝土损伤程度远大于两种因子分别单独作用下损伤程度的简单叠加;引气钢纤维高性能混凝土抑制双因子作用下损伤的能力比单掺钢纤维或单引气的高性能混凝土又有进一步的提高。     

环保节能型混凝土的制备及其性能研究

采用大掺量活性掺合料水泥基建筑材料(工业废渣掺量70％-85％)与新型外加剂复合,制备出了强度等级为C25-C70的环保节能型高性能混凝土。所配制的环保节能型高性能混凝土不仅流动性好,坍落度损失小,无泌水,早期强度高,而且具有良好的抗冻、抗碳化等耐久性,同时具有良好的抗收缩变形性能。     

纤维特征对混凝土抗塑性开裂性能影响的研究

通过试验,比较了不同纤维种类、不同纤维几何形态及不同纤维表面特征对混凝土塑性抗裂性能的影响。结果表明未经过接枝表面处理的聚丙烯纤维对混凝土抗裂性的改善程度不如不锈钢钢纤维;经过特定表面接枝处理的聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的改善程度优于不锈钢钢纤维;同样经过表面接枝处理的聚丙烯纤维,网状形态的塑性阻裂效果优于单丝。     

重复荷载作用下T形截面柱箍筋约束混凝土加卸载准则

为研究T形截面柱箍筋约束混凝土在重复荷载作用下的加卸载模型,在已有5根箍筋约束混凝土T形截面柱轴心重复受压性能试验研究基础上,采用ANSYS有限元软件对其受力过程进行分析,研究了T形截面柱箍筋对核心混凝土的有效约束作用。综合有限元分析结果及试验结果,建立了T形截面柱约束混凝土的抗压强度和峰值应变计算式,计算值与试验值吻合良好。通过分析重复荷载作用下箍筋约束混凝土的应力-应变包络线、共同点轨迹线的特征,发现共同点轨迹线与包络线形状相似,给出了应力-应变包络线方程,计算结果与试验结果吻合良好。据此建立了重复荷载作用下T形截面柱箍筋约束混凝土的卸载曲线、再加载曲线方程,计算曲线与试验曲线吻合较好,说明建议的加卸载准则能较好地反映轴压重复荷载作用下箍筋约束混凝土的应力-应变曲线的变化规律。     

水泥基复合材料中定向钢纤维的桥联应力研究

基于纤维桥联应力模型分析了水泥基复合材料中定向分布钢纤维的桥联应力,进而研究了定向钢纤维增强水泥基复合材料拉伸软化曲线。采用黏钢法进行单轴拉伸试验,获得了定向钢纤维水泥砂浆的轴拉应力-应变全曲线,并将试验软化曲线与模型预测曲线进行对比。研究表明,应用该模型可以近似计算定向分布钢纤维的桥联应力,且能较好地预测定向钢纤维增强水泥基复合材料拉伸软化曲线。