混凝土梁式构件弹性模量的应变率效应研究

首先给出了梁式构件三点弯曲振动时材料弹性模量和跨中截面应变率的表达式,通过三点弯曲梁测试装置研究了素/钢筋混凝土梁弯曲振动时跨中最大应变率与动态弹性模量的关系,并进一步通过试验结果拟合出了考虑应变率效应的素/钢筋混凝土梁弹性模量提高系数的表达式.试验结果表明:在梁式构件的三点受弯振动中,随着跨中最大应变率由10-5/s增长到10-3/s,素混凝土梁的弹性模量增长了大约7.8%,钢筋混凝土梁的弹性模量增长了约10%.另外,由得到的拟合曲线和其他模型对比可知,应变梯度的存在一定程度上影响了混凝土材料弹性模量的应变率效应.     

表面改性技术对纤维混凝土阻尼性能影响的试验研究

纤维的掺量、表面改性和干湿条件对混凝土材料的阻尼性能有明显的影响.首先利用自主开发的三点弯曲梁式大尺寸材料阻尼测试装置在频率(0.5～2.0 Hz)条件下测定了不同纤维掺量、不同湿度条件和不同表面改性技术(硫、硝酸氧化和硅烷联偶剂硅烷化)对混凝土材料阻尼性能的影响.试验结果表明:聚丙烯腈纤维混凝土的损耗因子和损耗模量随着纤维掺量的增加而提高,但基于成本和搅拌工艺的考虑,可以认为聚丙烯腈纤维掺量 0.72~0.96 Kg/m3比较合适;全湿状态下混凝土的耗能能力要大于全干状态下的混凝土的耗能能力;表面改性技术可以进一步有效的提高硅粉和碳纤维混凝土的损耗因子和损耗模量,掺表面改性后硅粉的混凝土的耗能能力比掺未改性硅粉混凝土的耗能能力提高30%～65%,掺表面改性后碳纤维的混凝土的耗能能力比掺未改性碳纤维混凝土的耗能能力提高50%～65%.通过综合比较认为硅烷化是比较好的表面改性方法,并且对表面改性纤维混凝土的阻尼增强机理进行了初步探讨.     

钢筋及其锈蚀对混凝土构件阻尼的影响

钢筋及其锈蚀将显著影响混凝土构件的动力特征参数。以纵筋配筋率、纵筋表面形式、箍筋间距、钢筋锈蚀率为主要参数,采用简支梁三点弯曲动态阻尼测试,研究各因素对弯曲小变形混凝土梁弹性阶段损耗因子与耗散模量的影响,探讨其作用机理,并对比分析构件刚度退化、阻尼演变随钢筋锈蚀率的变化规律。结果表明:损耗因子与耗散模量随配筋率增加先增加后减小,在配筋率为1%时达到峰值;损耗因子与耗散模量随钢筋锈蚀率增加先减小后增大,在锈蚀率为0.4%时达到最小值;损耗因子与耗散模量随箍筋间距的增大而减小;损耗因子与耗散模量按纵筋表面形式从大到小依次为月牙肋、光圆、方钢。随钢筋锈蚀率增加,阻尼比增长比刚度退化更显著,用阻尼参数探测钢筋混凝土构件的锈蚀损伤具有可行性。     

再生混凝土材料阻尼性能研究

针对再生混凝土阻尼性能,通过三点弯曲梁大尺寸材料阻尼测试装置,试验研究再生粗骨料(Recycled Coarse Aggregate, RCA)的取代率、RCA粒径、改性掺合料、激振力频率及幅值等因素对再生混凝土弹性阶段损耗因子影响。结果表明,再生混凝土损耗因子分别随RCA取代率的增加及RCA平均粒径的减小而增加;随激振频率的增加及激振力幅值的减小而减小;与普通混凝土相比,再生混凝土的损耗因子增加3%~10%;复掺钢纤维+橡胶粉、粉煤灰+矿粉改性后的再生混凝土损耗因子较改性前分别增加45.8%及30.3%,阻尼增强效果显著。RCA与新硬化水泥砂浆间薄弱界面层的粘滞滑移变形、界面层应力集中所致微裂缝的产生与发展及内部裂隙间的摩擦作用增加了再生混凝土的阻尼耗能。因此,当再生混凝土用于大宗结构性材料时,综合考虑其强度及阻尼性能,RCA取代率不应超过50%,并可复掺粉煤灰+矿粉进行综合改性。     

混凝土柱单轴动态抗压特性的应变率效应研究

混凝土材料是典型的率敏感材料,不同动态应变率下混凝土柱的抗压性能有明显的变化。本文通过混凝土柱的轴心动态抗压试验,在10-5/s10-2/s应变率范围内研究了混凝土材料本构关系的应变率效应,系统研究了应变率效应对混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变、吸能能力以及破坏机理的影响,并讨论了试验机刚度、惯性效应对试验结果的影响。试验结果表明：随着应变率的增加,混凝土材料的抗压强度也随之增加,当应变率为10-4/s、10-3/s、10-2/s时混凝土的抗压强度相对准静态抗压强度（应变率为10-5/s）分别增加了7.45%、19.51%和29.23%,弹性模量相对于准静态弹性模量变化不大,峰值应变具有一定的离散性,但是基本趋势也是增加的,混凝土的吸能能力也随着应变率的增加而显著增加。另外,刚性元件的使用有效的改善了试件应变率的稳定性,惯性效应对本次试验结果的影响可以忽略     

再生混凝土悬臂梁阻尼性能与损伤关系的试验研究

再生混凝土结构构件非弹性阶段阻尼性能与其损伤程度密切相关。以再生粗骨料取代率 及其粒级为主要参数,采用悬臂梁低周反复加载和自由衰减振动的交叉试验,研究再生混凝土 悬臂梁在不同损伤阶段的阻尼性能,建立悬臂梁阻尼比与损伤指数的定量关系,探讨悬臂梁裂 缝发展对其阻尼和损伤演变的影响。研究结果表明：再生混凝土悬臂梁阻尼比随损伤指数先增 大后减小,峰值阻尼比是初试弹性阶段阻尼比的2~3倍;损伤指数相同时,再生混凝土悬臂梁阻 尼比随再生粗骨料取代率的增加而增大,随再生粗骨料粒径的减小而增大;再生粗骨料的基本 性质、取代率及其粒级对再生混凝土结构构件的阻尼比和损伤指数影响显著;再生混凝土悬臂 梁阻尼性能和损伤指数的演变与悬臂梁裂缝数量、开展高度及宽度的发展密切相关。     

硫酸钠侵蚀混凝土柱动态抗压特性试验研究

通过混凝土柱的轴心动态抗压试验,在10- 5～10-3 s-1应变速率范围内对比研究了硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土本构关系的应变速率效应,分析了该效应对硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变和吸能能力的影响.结果表明:随着应变速率的增加,混凝土的抗压强度也随之增加,受硫酸钠侵蚀混凝土抗压强度的应变速率敏感性...     

纳米SiO_2对混凝土材料阻尼性能的改良研究

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量纳米SiO2混凝土的阻尼性能进行了测试,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同掺量纳米SiO2对混凝土微观结构的影响,并对其阻尼增强机理进行了初步探讨。结果表明纳米SiO2掺量为4%时混凝土材料的损耗因子最大,为素混凝土的2.41倍,综合考虑成本、流动性、强度和阻尼等因素确定纳米SiO2的最优掺量为3%;纳米SiO2掺入混凝土中后,与之发生二次水化反应,使得混凝土中六方板状Ca（OH）2晶粒数量减少;纳米SiO2对于混凝土的阻尼增强机理在于纳米SiO2的掺入使得混凝土材料的内接触面数量增多,在外力作用下使应力不均匀分布增加,从而提高了材料摩擦阻尼耗能的能力。     

配筋对钢筋混凝土阻尼性能的影响

采用混凝土的Kelvin阻尼模型和复阻尼模型,对钢筋混凝土阻尼参数进行了分析,推导得到了弹性阶段弯曲振动时钢筋混凝土阻尼性能的理论折减系数.研究了弯曲振动时钢筋混凝土损耗因子与配筋率、激励频率间的关系.结果表明:钢筋混凝土损耗因子随配筋率的增加和激励频率的提高而下降,且初始下降较快,而后渐趋平缓.将试验数据与理论折减系...     

含废弃玻璃的绿色超高性能混凝土制备及性能

利用废弃阴极射线管(CRT)玻璃取代河砂制备超高性能混凝土(UHPC),研究了废弃CRT玻璃对UHPC流动性、强度以及弯曲性能的影响,分析了UHPC的微观结构.结果 表明:掺加废弃CRT玻璃显著提高了UHPC的流动性,降低了其强度和能量吸收能力;当废弃CRT玻璃替代率为25％时,UHPC力学性能指标的降幅均小于5％;废弃CRT玻璃抑制了水泥水化;掺加废弃CRT玻璃后,UHPC细骨料-水泥浆体界面过渡区黏结较差,力学性能下降.