超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究

超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,简称UHTCC)是一种具有超高韧性和良好耐久性能的新型混凝土材料,能够有效控制水工结构中有害裂缝的发生,提高结构耐久性。本文对标准立方体和4组不同高厚比UHTCC棱柱体试件的压缩性能进行了试验研究,得到了受压应力-应变全曲线。结果表明,UHTCC抗压性能的尺寸效应规律有别于普通混凝土。抗压峰值应变(名义应变)与真实应变关系紧密,具有近似的比例关系;高厚比大于1时,高厚比对UHTCC棱柱体强度影响不大,有别于普通混凝土棱柱体试验结果;高厚比对UHTCC棱柱体峰值应变有较大影响,在一定程度上反映了环箍效应的作用。最后,在试验结果与分析的基础上提出了一个适用于不同高厚比的UHTCC压缩应力-应变模型。     

岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究

影响岩石抗压强度试验值的因素很多,这些因素大致可分为两个方面:一方面是岩石自身的因素,如矿物成分、结晶程度、风化程度等;另一方面是试验方法上的因素,如试件形状、尺寸大小等。研究结合西南某水电工程勘测设计工作需要,进行了4种不同尺寸的岩石单轴抗压强度比较试验,以探索岩石单轴抗压强度的尺寸效应。试验研究结果表明:岩石单轴抗压强度的尺寸效应明显,随试件尺寸的增大,其抗压强度值逐渐减小。     

岩石单轴抗压强度优势尺寸及尺寸效应

对中硬岩石和软岩/硬土进行不同尺寸试件的单轴抗压强度试验研究结果表明:中硬岩石破坏形式呈典型脆性劈裂破坏特征,软岩/硬土呈现剪切破坏和部分碎裂破坏形式;无论硬岩还是软岩/硬土,单轴抗压强度的离散性与岩性和试件尺寸密切相关.通过岩石微观机理与宏观特征对其抗压强度尺寸效应进行了分析,提出在工程设计中应考虑岩石的优势尺寸及尺寸效应所带来的强度差异问题,以为工程的经济合理性与安全提供有效支撑.     

不同应变速率下电解锰渣混凝土尺寸效应研究

针对电解锰渣混凝土在动态和静态加载条件下的抗压尺寸效应问题,使用了RMT-301岩石与混凝土力学试验机,通过试验采集3种尺寸、4种应变速率下电解锰渣混凝土的抗压强度、峰值应变、弹性模量等相关数据.利用Bazant混凝土尺寸效应公式、普通混凝土尺寸效应率经验公式对电解锰渣混凝土尺寸效应进行对比分析,从尺寸效应度方面综合分...     

聚丙烯纤维水泥砂浆动态力学特性与本构模型研究

通过改进的分离式Hopkinson压杆试验装置对聚丙烯纤维水泥砂浆进行动态力学性能以及动态损伤本构关系的研究.基于试验结果得到的应力一应变曲线,对聚丙烯纤维水泥砂浆在不同应变率下的弹性模量、峰值应力和韧度变化规律进行了探讨.根据试验应力应变曲线的基本特征,选择引入朱-王-唐本构模型,并考虑纤维的阻裂作用,对试验结果进行拟合,提出了一种新的聚丙烯纤维水泥砂浆动态损伤本构模型.该模型在考虑聚丙烯纤维增强、应变率硬化、损伤软化等因素下,描述聚丙烯纤维水泥砂浆的动态受力特性.     

不同应变速率下混凝土吸能特性及尺寸效应的研究

为了解混凝土的尺寸效应,进行了混凝土动态抗压性能试验,分析了在不同试件尺寸(150,300,450 mm立方体)不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下混凝土的应力-应变全曲线、吸能特性,并基于Bazant尺寸效应理论建立了含应变速率效应的混凝土强度的尺寸效应模型。结果表明,混凝土力学性能存在明显的尺寸效应和速率效应;混凝土单位体积的吸能能力随试件尺寸的增大而降低;在应变速率较小时,混凝土的吸能能力随应变速率的增大而增加;但应变速率超过一定值后,混凝土吸能能力增加不明显;混凝土应变软化程度随试件尺寸的增大而加深;在一定程度上,峰后应变软化程度取决于试件几何尺寸。     

塑性混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

塑性混凝土峰值应力与其试样尺寸、形状及配合比等密切相关,且与普通混凝土尺寸效应相似,受压时尺寸效应明显。考虑不同形状、尺寸、配合比和高径比等因素,开展了不同试验条件下塑性混凝土单轴无侧限抗压强度试验,重点研究峰值应力及应变的尺寸效应。结果表明：(1)塑性混凝土峰值应力及应变均具有较明显的尺寸效应,但随配合比即强度增大无明显变化规律;(2)峰值应力及应变尺寸效应系数随塑性混凝土底面尺寸增大呈非线性增长,且超过某一尺寸时趋于稳定;(3)圆柱体试样峰值应力尺寸效应系数大于棱柱体试样,且前者受配合比和高径比变化的影响较小;(4)圆柱体和棱柱体试样峰值应力尺寸效应系数随试样高径比增大而增大,但峰值应变尺寸效应系数无明显变化规律。     

不同尺寸混凝土的动态峰值应力-应变关系及峰后软化特性的研究

采用电液伺服大型多功能动静三轴仪对不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下不同尺寸(150,300,450 mm)的立方体混凝土试件进行单轴动态压缩试验,对不同尺寸混凝土动态物理力学参数(峰值应力、峰值应变)、实验破坏机理及峰后应变软化进行分析,并对不同尺寸混凝土在不同的应变速率下的软化性能进行研究。研究结果表明混凝土峰值应力、峰值应变都随试件尺寸增大而降低;混凝土强度随着应变速率的增加而增加;峰值应变后,随着试件尺寸增加,应力-应变曲线斜率绝对值增加,延性减小;试件尺寸为150 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而愈加明显,且软化程度呈增加趋势,试件尺寸为300 mm和450 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而变得越来越弱化,当应变速率增加到一定值时,软化现象又变得明显;在同一应变速率下,随试件尺寸的增加软化现象越来越明显。     

水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应试验研究

为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律,在5℃的环境温度及10^-5/s～10^-2/s的应变率条件下,对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究,分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变率越大或试样高径比越小,试样破坏越显著;随着高径比的增加,抗压强度减小,而弹性模量增大;随着应变率的增加,抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究,综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用,引入应变率影响因子建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型,并验证了模型的合理性。     

灯泡式水轮机的尺寸效应

对于低水头水轮机,特别是灯泡式水轮机组,准确地确定尺寸效应是非常重要的。虽然精确地测量流量和机组效率,一般来说是不可能的。然而,对模型和原型功率进行比较,即可看出实际尺寸效应的结果与用传统换算公式     

掺砂水泥复合土力学性能研究

水泥复合土不同围压下的常规三轴试验和无侧限抗压强度试验结果表明:在水泥土中掺入一定量的砂,可以提高水泥土的无侧限抗压强度;在有围压作用的情况下,掺砂水泥复合土的偏应力—应变关系曲线有明显的峰值,偏应力—应变关系曲线属加工软化型,其残余强度和破坏应变随着围压的增大而增大。通过SEM电镜扫描照片,进一步从微观角度分析了水泥复合土的固化机理。     

水泥红黏土力学性能试验研究

针对红黏土这种特殊土质,研究了水泥掺量、龄期、Ca(OH)2掺量等对水泥红黏土无侧限抗压强度的影响。结果表明:水泥红黏土的无侧限抗压强度随着龄期的延长而增强;水泥土无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加逐渐增强,15%的水泥掺量为最优掺量;Ca(OH)2对水泥红黏土无侧限抗压强度影响较大,随着Ca(OH)2掺量的增加强度增强。     

表面改性橡胶水泥砂浆的力学性能试验研究

分别采用水、EP乳液、聚氨酯乳液、NPU乳液4种材料对橡胶表面进行特殊处理,研究其对橡胶水泥砂浆力学性能的影响。结果显示4种材料的处理方法均不同程度的提升了橡胶水泥砂浆的抗压强度,其中EP乳液改性效果最优,抗压强度较基准橡胶砂浆提高了15.745%;改性后的橡胶水泥砂浆的劈拉强度与未改性的橡胶水泥砂浆相比无明显降低;未处理和处理后的橡胶水泥砂浆,其拉压比均比基准普通水泥砂浆较大,其韧性有所提高。2000倍的电镜观测表明,改性后的橡胶颗粒表面能够提高水泥基体与橡胶颗粒的界面黏结强度,从微观上阐明了改性橡胶砂浆强度提高的机理。     

水泥砂浆桩复合地基力学性状的数值分析

:基于有限差分数值方法,考虑地基材料的非线性特性,通过模拟复合地基桩土应力比、复合模 量随荷载、桩长、置换率和褥垫层的变化情况,分析了水泥砂浆桩复合地基桩土作用机理、桩土荷载分担 规律及其变形特性。结果表明:桩体置换率增加,桩土应力比逐渐减小,复合模量逐渐增加,置换率超过 ２０％,桩土应力比变化很小,并趋于稳定。置换率超过２５％,置换率对复合模量的影响较小;桩长增加, 桩土应力比增大,复合模量增加,桩长超过１４ｍ,桩土应力比增长缓慢,复合模量亦趋于稳定;桩土应力 比随着褥垫层厚度的增大而减小,随着褥垫层模量的增加而增大,宜设置褥垫层厚度１００ｍｍ～３００ｍｍ, 褥垫层模量３０ＭＰａ～６０ＭＰａ。     

低温和干湿循环双重环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀试验研究

结合我国西北地区实际情况,对低温、干湿循环双重环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行了试验研究。试验采用0.5和0.36两种水灰比,胶凝材料采用普通硅酸盐水泥、中抗硫酸盐硅酸盐水泥和在普通硅酸盐水泥中分别掺入15%矿粉+1%硅灰和15%矿粉+3%硅灰4种方案。结果表明：在低温、干湿循环双重环境作用下,化学侵蚀非常缓慢,砂浆的劣化主要是硫酸钠结晶导致的;降低水灰比能显著提高水泥砂浆抵抗硫酸盐侵蚀的性能;使用抗硫酸盐硅酸盐水泥能在一定程度上改善抗侵蚀性能;不同水灰比下,复掺矿粉和硅灰会表现出不同的效果,在低水灰比情况下能提高抗侵蚀性能,在高水灰比下反而会降低抗侵蚀性能。研究结果可为低温和干湿循环双重环境下的工程建设提供参考。     

不同混合材对水泥减水剂适应性及胶砂强度的影响

混合材类型的不同对水泥与减水剂之间的适应性和胶砂强度具有重要的影响。该文对广东某地3种矿物包括河砂、炉渣和铁渣进行粉磨并以一定比例掺入到水泥中,研究其对水泥与减水剂的适应性和胶砂强度的影响规律,为当地矿物资源利用提供参考依据。研究结果表明,掺入铁渣的水泥样品减水剂适应性最好,河砂次之,炉渣最差;掺入炉渣和铁渣的水泥胶砂28d抗压强度比均超过65％,可作为活性混合材使用。     

混凝土单轴动态压缩特性试验研究

大连理工大学研制的大型静动态电液伺服三轴试验系统,对立方体混凝土试件在不同应变速率下进行单轴动态压缩试验,分析研究了混凝土材料在不同应变速率下的强度与变形特性。在试验基础上给出了混凝土动态抗压强度、弹性模量与应变速率之间的经验公式。     

煅烧渣土-白云石对水泥砂浆强度和膨胀性能的影响

采用渣土对白云石进行煅烧改性,研究了煅烧渣土-白云石对水泥砂浆强度和膨胀性能的影响规律,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪研究了掺煅烧渣土-白云石水泥的水化产物性能.结果表明:煅烧渣土-白云石可生成β-C2S和C12A7,且随着煅烧温度的提高,β-C2S和C12A7的含量增加;煅烧渣土-白云石能够有效促进复合水...     

非晶合金纤维增强水泥砂浆性能试验研究

以钢纤维为对比,研究了不同掺量的非晶合金纤维对水泥砂浆流动性、抗压和抗折强度的影响,提出了预测非晶合金纤维混凝土抗折强度的经验公式,并采用扫描电子显微镜观察纤维与基体的粘结状态。结果表明:与钢纤维相比,非晶合金纤维显著提高了砂浆的力学性能。1.0%掺量下非晶合金纤维增强砂浆28 d抗压强度和抗折强度与未掺纤维试样相比分别增加了28.6%和51.9%,与相同掺量下钢纤维增强砂浆相比分别增加了9.9%和14.5%。非晶合金纤维抗拉强度高,抗腐蚀性能强,在砂浆中分散均匀,与砂浆基体粘结良好,在较低掺量下即可有效提高砂浆的抗压和抗折强度,增加砂浆的韧性。     

碾压混凝土中粉煤灰对胶砂性能影响研究

结合广西百色水利枢纽工程拟用材料特性，经长龄期试验，就粉煤灰掺量、品种的变化对碾压混凝土（RCC）的净浆性能、胶砂强度性能、脆性性质、水化热性能、胶砂干缩性能及RCC凝结时间的影响进行分析，并得出粉煤灰与胶砂性能、胶硝性能与龄期的相关关系，成果为碾压混凝土工程使用粉煤灰提供重要参考依据。