高温后页岩轻骨料混凝土断裂特性

为研究页岩轻骨料混凝土Ⅰ型断裂性能随温度的变化规律,对页岩轻骨料混凝土试件进行100,200,300,400 ℃加热处理,自然冷却至常温。采用三点弯曲梁法对15个缝高比为0.4的轻骨料混凝土小梁进行断裂试验,依据荷载-跨中挠度曲线计算断裂能及断裂韧度。结果表明:起裂韧度与失稳韧度均随温度升高先上升后下降,起裂韧度的转折点在200 ℃左右,失稳韧度的转折点在300 ℃左右; 黏聚韧度呈现下降—上升—下降的趋势,其随温度变化规律与起裂韧度、失稳韧度存在较大的关联性,当温度为300 ℃时裂尖端的黏聚力阻止裂缝扩展的能力最为显著; 断裂能呈现出基本不变—增大—减小的3个变化阶段,当温度为200 ℃左右时断裂能达到最大值,断裂能随温度变化规律的拟合曲线上升段为二次抛物线,下降段为直线; 在所研究的温度范围内,页岩轻骨料混凝土的断裂性能受高温影响较为显著; 所得结论为高温状态下轻骨料混凝土结构裂缝扩展研究和结构设计提供了试验依据。     

高温前后钢纤维轻骨料混凝土断裂能研究

用陶砂、陶粒轻骨料部分或全部替换普通细骨料与粗骨料,并掺入0.2%体积掺量的PP纤维,设计0与1%两种钢纤维轻骨料混凝土。以25、200、400、600℃四种温度变化、两种不同骨料种类混凝土基体为研究对象。通过三点弯曲断裂试验得到荷载-挠度曲线,对高温前后钢纤维轻骨料混凝土断裂能进行研究。研究结果表明:1%体积钢纤维掺量能有效减缓裂缝的形成并限制其扩展,大幅度提升了轻骨料混凝土延性与变形能力,从而显著提高断裂能。随着温度的升高,轻骨料混凝土表现出假塑性的破坏特征。在25～400℃作用范围内,混凝土试件的断裂能呈现随温度上升而逐渐增大趋势,但是600℃作用后,断裂能呈现下降现象。     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。     

剑麻纤维对再生骨料混凝土断裂性能的影响

为改善再生骨料混凝土（RAC）的断裂性能,在RAC中掺入剑麻纤维,并基于三点弯曲梁试验,研究了再生粗骨料（RCA）和剑麻纤维对RAC断裂性能的影响.结果表明：与普通混凝土相比,100% RCA取代率且未掺剑麻纤维时,混凝土的起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别降低20.36%、17.36%和20.66%;当剑麻纤维长度为10 mm、体积分数为0.2%时,其对RAC的起裂韧度改善效果最佳,且较未掺剑麻纤维RAC的起裂韧度提高37.81%;就失稳韧度和断裂能而言,剑麻纤维的最佳体积分数为0.3%;剑麻纤维的掺入可有效提升RAC的断裂性能.     

基于损伤塑性模型的混凝土双K断裂参数确定

利用混凝土损伤塑性模型,对混凝土三点弯曲梁(TPB beam)损伤-断裂过程进行数值模拟;再通过数值模型,从损伤起始临界时刻定义起裂荷载,由峰值荷载时刻损伤因子的分布确定裂缝失稳扩展时刻的临界等效有效裂缝长度,提出了确定混凝土起裂断裂韧度、失稳断裂韧度的新方法.研究结果表明:基于损伤塑性模型的混凝土三点弯曲梁数值模型,...     

基于扩展有限元的混凝土梁断裂破坏仿真研究

基于扩展有限元方法,模拟不同缝高比以及截面高度混凝土三点弯曲梁断裂破坏过程,构建了混凝土梁荷载-开口位移的数学模型,研究初始缝高比及构件尺寸对混凝土梁应力强度因子以及损伤耗能的影响发展规律。研究结果表明,混凝土梁三点弯曲的荷载-开口位移发展曲线可以分为线性上升、非线性上升与非线性下降三个阶段。混凝土梁抵抗断裂破坏的能力会随着初始缝高比的增大而减小,随着构件截面高度的增大而增强。相同荷载下混凝土应力强度因子会随着初始缝高比的增大而增大,随着截面高度的增大而减小。混凝土梁构件三点弯曲加载过程中的损伤耗能具有明显的三阶段发展演化规律。     

静水压力下混凝土断裂韧度率相关性分析

基于裂缝中有、无水压的混凝土三点弯曲梁断裂试验,研究了加载速率对裂缝中有、无水压力混凝土双K断裂韧度的影响.试验加载速率为2×10-3、2×10-2、2×10-1、2 mm/s.基于新型裂缝密封装置在混凝土梁的裂缝中形成0.3 MPa水压力,并开展了24组无水压的混凝土梁和12组含水压的混凝土梁断裂试验.拟合试验结果,建立了基于名义起裂荷载率和临界裂缝扩展率的混凝土双K断裂韧度的率相关性模型.对比分析得到,起裂断裂韧度的率相关性与水压力无关但是失稳断裂韧度的率相关性与水压力有关,加载速率的增加导致裂缝中含水压的混凝土的失稳断裂韧度的增量较无水压混凝土显著增加.     

碳化对混凝土断裂能的影响

通过加速碳化试验和三点弯曲试验,研究碳化对混凝土断裂能的影响.试验结果表明,随断裂韧带高度增加,断裂能增加;随水胶比减小,试件的断裂能增大;试件碳化后断裂能提高.     

钢纤维高强轻骨料混凝土弯曲韧性与抗冲击性能

为了研究钢纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性和抗冲击性能的影响规律,对钢纤维掺量（体积分数）分别为0%,05%,10%,15%,20%的钢纤维高强轻骨料混凝土(SFHLWC)进行了抗弯性能和自由落锤抗冲击性能试验,实测了其荷载挠度曲线和初裂冲击次数、破坏冲击次数,并计算了韧性指数和冲击能量.结果表明：掺入钢纤维能显著提高高强轻骨料混凝土的弯曲韧性和抗冲击性能,钢纤维高强轻骨料混凝土的韧性指数与冲击能量呈对数关系.     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

轻骨料混凝土单轴受力下的塑性损伤模型应用研究

依据轻骨料混凝土单轴全应力-应变关系曲线,获得轻骨料混凝土损伤塑性模型的单轴应力-非弹性应变关系、单轴应力-开裂应变关系、损伤值-非弹性应变关系与损伤值-开裂应变关系,利用数值方法模拟轻骨料混凝土单轴压缩试验,结果表明,采用损伤塑性模型获得的有限元计算模拟值与试验拟合值吻合较好。     

基于挠度变量的混凝土弯曲梁损伤分析与灰预测

依据混凝土的弹塑性特性，在三点弯曲梁损伤分析中借鉴了双线性损伤模型的基本思路，提出了以挠度为因变量的三点弯曲梁损伤计算方法；利用灰理论建立模型对三点弯曲梁的损伤进行预测，比较了计算值与预测值差异，分析了发展系数口和灰作用量b的发展趋势，给出了精确预测的起始点，分析结果表明灰预测理论可以较好地应用于三点弯曲梁的损伤分析和预测。     

珍珠岩基相变骨料混凝土断裂特性试验与分析

先以硬脂酸丁酯为相变材料,膨胀珍珠岩为基体材料,石灰石粉末为表面改性材料制备珍珠岩基相变骨料（PBPCA）,再用其等体积取代混凝土中的部分砂制备珍珠岩基相变骨料混凝土（PBPCAC）;通过三点弯曲梁试验和立方体试块拉压比,研究PBPCA掺量不同时PBPCAC的断裂特性和韧性.结果表明：PBPCAC的断裂过程分为裂缝产生、裂缝发展和裂缝失稳3个阶段;其裂缝产生阶段较普通混凝土长,裂缝失稳阶段较普通混凝土短;PBPCAC的临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度与普通混凝土大致相同;PBPCA的掺加未明显改变混凝土的延性和韧性;PBPCAC具有较好的抗断裂性能.     

冻融循环下玄武岩纤维增强复材混凝土的断裂损伤及软化本构关系

为探讨冻融循环下的玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)断裂损伤和本构软化特性,以5种不同的玄武岩纤维体积百分比掺量(0%,0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)设计5组试件,对BFRC试件进行不同次数(0,25,50,75,100,125次)的冻融循环试验,再对混凝土试件进行三点弯曲加载试验。试验结果表明:在0.3%体积掺量以内,玄武岩纤维掺量越高,BFRC的起裂韧度、失稳韧度和断裂能越高;纤维掺量超过0.3%后,BFRC起裂韧度增加不明显而失稳韧度和断裂能略有下降;混凝土冻融损伤降低了混凝土的断裂韧度和断裂能,但玄武岩纤维对混凝土的冻融损伤具有一定的抑制作用,纤维掺量越高,BFRC断裂韧度和断裂能的冻融损失越小。拟合试验数据得到了BFRC的冻融损伤计算模型,在Petersson混凝土双线性软化本构关系的基础上,进一步推导获得冻融循环下的BFRC双线性软化本构关系曲线。     

基于双K准则的不同掺量铁尾矿砂混凝土断裂特性研究

基于双K准则开展对铁尾矿砂混凝土断裂行为的研究。通过对5组铁尾矿砂掺量分别为0、25%、50%、75%、100%的铁尾矿砂混凝土标准三点弯曲梁试件进行断裂试验,测定各组试件的P-CMOD曲线和P-ε曲线,确定相关断裂参数。结果表明：普通混凝土与铁尾矿砂混凝土的断裂过程与破坏形态相近;铁尾矿砂用量的增加对起裂荷载与起裂韧度的提高程度比失稳荷载与失稳韧度更加显著;铁矿砂混凝土的延性略显逊色。     

关于三点弯曲法确定混凝土断裂能的分析

在分析三点弯曲法测量混凝土断裂能误差来源的基础上,对试验机系统进行特殊设计,可以排除绝大多数误差来源。荷载－挠度曲线下降段被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响较大,采用荷载－挠度曲线下降段尾部曲线的形式估算被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响,基本上解释了断裂能测量结果的尺寸效应现象。     

水胶比及骨料粒径对大坝混凝土断裂性能影响的研究

文中结合某大坝工程所用混凝土配合比,分别制作5组共20个混凝土试件进行三点弯曲梁断裂试验,分析了混凝土断裂参数在不同水胶比、不同骨料粒径条件下的差异。结果表明,大坝混凝土失稳韧度随所掺加粗骨料粒径的提升而增加,同时其特征长度、断裂能、起裂韧度等性能均表现出前期增长、后期降低的发展趋势;断裂能、失稳韧度和起裂韧度等参数随水胶比增加而降低,混凝土抵抗失稳破坏、开裂、裂缝生成及发展的能力随水胶比增加而降低。     

钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

采用100%烧结膨胀页岩陶粒作为粗细骨料,以占胶凝材料总质量20%的粉煤灰等质量替代水泥作为胶凝材料,按绝对体积直接计算法设计并制备了钢纤维全轻混凝土。以水泥强度等级（42.5和52.5）、钢纤维体积率（0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%）为参数,进行了钢纤维全轻混凝土轴心抗压试验研究,分析了钢纤维全轻混凝土单轴受压破坏形态及其应力-应变曲线特征。结果表明：钢纤维全轻混凝土单轴受压应力-应变曲线的峰值应力及其对应应变随钢纤维体积率和水泥强度等级的提高呈现增大趋势;钢纤维体积率的增加使试件的破坏形态由脆性向塑性转变。结合相关文献研究成果,对轻骨料混凝土（砂轻混凝土、全轻混凝土）和钢纤维轻骨料混凝土（钢纤维砂轻混凝土、钢纤维全轻混凝土）单轴受压应力-应变曲线进行了综合分析,提出了两类混凝土单轴受压应力-应变曲线统一计算模型及其特征点计算公式。     

大体积轻骨料混凝土的施工

大体积混凝土施工主要控制混凝土的温差,避免温差效应引起的裂缝。轻骨料混凝土泵送施工主要控制坍塌度,及解决骨料的上浮问题。     

混凝土软化本构曲线形状对双K断裂参数的影响

双K断裂准则能够定量描述混凝土结构裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂.通过简便的试验和基于裂缝扩展粘聚力的解析方法,可计算双K断裂参数KIc ini和KIc un.反映粘聚力变化规律的软化本构曲线形状影响起裂韧度KIc ini的确定.对于简单实用的双线性软化本构曲线而言,取ws=CTODr,并引入一个直接影响混凝土软化本构曲线形状的参量λ,结合本课题组新近所做的三点弯曲切口梁试验,调整参数λ,得到了与实测结果相符的双线性软化本构曲线形状,用于确定双K断裂参数.