基于残余强度的机制砂混凝土高温力学性能试验研究

在常温和高温条件下,对C20,C30,C50机制砂混凝土进行试验研究,分析混凝土在不同温度和不同冷却方法下的残余强度。研究结果表明,当温度≤300℃时,高温后混凝土残余强度降幅30%,较非人工机制砂混凝土降幅大;当温度达300℃,随着加热时间的延长,混凝土残余强度基本保持不变或缓慢回升;当温度持续升高且500℃后,混凝土残余强度开始大幅下降;加热温度达700℃或500℃加热120min后,各强度等级混凝土不同冷却方式下的残余强度变化规律趋于一致。     

矿渣集料混凝土耐热性的试验

为综合利用工业废渣,以高炉矿渣为粗细集料配制混凝土,于110℃烘干24 h后,在极限耐热温度分别为300、500、700℃下恒温3 h,研究砂率、粗集料最大粒径、水灰比和水泥用量对矿渣集料混凝土耐热性的影响。结果表明:混凝土在300℃的相对耐压强度大于100%;500℃的相对耐压强度为57%~86%;700℃的相对耐压强度为22%~58%。增大砂率、减小粗集料最大粒径、降低水灰比、减少水泥用量,有利于提高混凝土的耐热性;用矿渣集料完全能配制500℃耐热混凝土。     

高温对矿渣混凝土抗压强度与微观结构的影响

通过抗压强度、X射线衍射和扫描电镜观测试验,研究了高温影响矿渣混凝土抗压强度与微观结构的规律和机理。结果表明,20℃升温至400℃时,矿渣混凝土抗压强度缓慢降低,超过400℃时,矿渣混凝土抗压强度随着温度的升高急剧减小;高温后矿渣混凝土抗压强度残余率高于普通混凝土,掺入适量矿渣微粉有利于改善高温环境下混凝土的力学性能。200℃时矿渣水泥浆体中的钙矾石全部分解;600℃时矿渣水泥浆体中大部分Ca(OH)_2已经分解;超过600℃时,矿渣水泥浆体中水化硅酸钙和CaCO_3开始分解,800℃时CaCO_3衍射峰消失。低于400℃时,矿渣水泥浆体由层状的Ca(OH)_2和网络状的水化硅酸钙胶体等构成,微观形态致密;高于400℃时,随着温度升高,矿渣水泥浆体的微观形貌逐渐变为疏松多孔的蜂窝状。高温导致矿渣水泥水化产物分解、浆体与骨料界面开裂是高温下矿渣混凝土力学性能劣化的主要因素。     

高温对高强高性能混凝土抗压强度影响机理研究

研究了300、500、800℃高温条件对高强高性能混凝土抗压强度的影响,采用XRD、热分析等方法测试了高温作用后水泥浆体和骨料的物相组成、热稳定性等微观结构,以探讨不同高温条件对高强高性能混凝土抗压强度影响的机理。结果表明,300℃高温条件下,高强高性能混凝土内部形成高温蒸养环境,促进其抗压强度提高,较105℃烘干强度提高了31.6%～42.2%;500℃和800℃高温条件下,高强高性能混凝土中水泥浆体的水化产物随温度的升高大量分解,导致混凝土的抗压强度逐渐降低,当温度达到800℃时,其抗压强度与105℃烘干强度相比下降了30.5%～35.9%。     

热冲压球壳Q235钢材高温后力学性能试验研究

为研究热冲压球壳Q235钢材高温后的力学性能,对经历400~900℃高温后由自然冷却和喷水冷却到常温空心球加工制作成的受拉试样进行拉伸试验,得到高温冷却后该材料的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率,并与普通Q235钢高温后力学性能进行了对比。研究结果表明：当经历温度不超过500℃时,钢材高温后强度与断后伸长率在两种冷却方式下变化规律基本类似,且变化很小。当经历温度超过500℃后,不同冷却方式对材料高温后强度与断后伸长率产生明显影响,且温度越高,相差越大,自然冷却方式下,随着温度的升高,强度降低而断后伸长率变大。喷水冷却方式下,抗拉强度增大而伸长率减小,屈服强度在500~700℃之间逐渐增大,700℃之后又快速下降。弹性模量受经历温度与冷却方式的影响较小。     

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。     

基于正交试验的寒区混凝土导热系数影响因素研究

为研究寒区混凝土的导热系数,利用正交试验方法,选用水胶比、骨料体积分数、饱和度、粉煤灰掺量、矿渣掺量作为影响因素,每个因素取四个水平,采用QTM-500导热仪测试上述混凝土在不同温度条件下(-30、-20、-10、0、10、20℃)的导热系数,考察不同温度下混凝土导热系数的变化规律,并对试验结果进行极差、方差分析,确定各因素对混凝土导热系数影响程度、显著性。研究结果表明:混凝土的导热系数与温度呈负相关性,水胶比、饱和度较大的混凝土导热系数随着温度的降低在温度敏感区(-10～0)℃范围内骤增;在(0～20)℃范围内,各影响因素对混凝土导热系数影响的大小顺序为:骨料体积分数饱和度水胶比矿渣掺量粉煤灰掺量,(-10～-30)℃时,顺序稍有改变,饱和度对混凝土导热系数的影响最大;在(-30～20)℃范围内,骨料体积分数、饱和度对混凝土导热系数的影响特别显著。研究结果为寒区混凝土导热特性提供更为重要的理论依据。     

不同温度下矿渣对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了温度分别为30℃和50℃时,掺入矿渣对硫铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、化学收缩、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,当温度为30℃时,掺入矿渣后水泥浆体的凝结时间明显缩短,化学收缩和电阻率均明显减小,当矿渣掺量为10%时,水泥浆体的3 d和28 d抗压强度基本没有降低;当温度为50℃时,水泥浆体的凝结时间比30℃时显著缩短,化学收缩减小,矿渣掺量为10%的水泥浆体和空白组的28 d抗压强度均明显降低,其28 d龄期时的钙矾石生成量比3 d龄期时明显减少。     

矿渣微粉用作混凝土活性掺和料的研究

利用不同细度、不同掺量的矿渣微粉等量置换混凝土中的硅酸盐水泥,研究改变矿渣微粉的细度、掺量对混凝土性能的影响,优化矿渣微粉应用参数和使用效果。研究表明在本试验条件下,当矿渣细度控制在比表面积500m2/kg左右,掺量为20%～60%时,具有最佳的应用效果。     

南京地区复合相变混凝土砌块冬季应用效果研究

以南京地区冬季的室外空气综合温度为计算条件,利用FLUENT软件模拟分析了空心混凝土砌块、EPS外保温、复合相变混凝土砌块应用于南向外墙时对空调房间和非空调房间室内热环境的影响。研究结果表明:对于空调房间和非空调房间,相变石膏板内置时的利用效果均优于外置;对于空调房间,EPS外保温和内置相变温度为19℃的相变石膏板的复合相变混凝土砌块下的内壁面热流波幅分别较空心混凝土砌块减小73%、43%,而房间总散热量分别较空心混凝土砌块减小6%、45%;对于非空调房间,内置相变温度为15℃的相变石膏板的复合相变混凝土砌块下的室内空气平均温度分别较空心混凝土砌块和EPS外保温提高2.45℃和2.24℃,而温度波幅分别较空心混凝土砌块和EPS外保温减小82%和51%。     

矿渣集料耐热混凝土的制备及其性能研究

利用普通硅酸盐水泥和矿渣集料配制出耐热650℃混凝土,确定了最佳砂率,测试了煅烧温度对强度的影响。结果表明,矿渣集料耐热混凝土的28 d烘干强度为33.4 MPa,大于设计强度,且650℃烧后抗压强度为烘干强度的83%,表面无裂纹,满足耐热要求。说明用普通硅酸盐水泥和矿渣集料配制耐热650℃混凝土是可行的。该混凝土已成功应用于实际工程中。     

高温对高炉矿渣混凝土力学性能的影响试验研究

为了研究高温对含有高炉矿渣的混凝土的性能的影响,采用其占比分别为水泥质量的0,10％、30％、50％时,所制备混凝土试件在150~700 ℃下的高温试验,测定了混凝土的质量损失、碳化深度、残余抗压强度和弹性模量。结果表明,随温度升高,混凝土试样的质量损失和碳化深度逐渐增加,且矿渣掺杂量越多,质量损失和碳化程度越大。此外,混凝土试样的抗压强度和弹性模量随温度升高而降低,10%矿渣掺量的混凝土试样的相对抗压强度值最高,高掺量矿渣的相对弹性模量低于低掺量的混凝土试样。     

温度和层理对油页岩断裂韧度影响的试验研究

为了研究油页岩受不同温度影响的正交各向异性力学特征,以抚顺油页岩为研究对象,参照ISRM提出的半圆形弯曲试件测试脆性岩石Ⅰ型断裂韧度K_IC的方法,利用万能材料试验机测试不同温度作用下的3种不同层理方向的油页岩试件的载荷和位移,计算得出K_IC的变化规律。结果表明:在500 ℃以下,油页岩断裂表现出明显的脆性特征,在线弹性阶段,载荷-位移曲线的斜率与温度大致呈负相关;油页岩正交方向的断裂韧度存在各向异性;在150 ℃前,crack-arrester方位的断裂韧度大于crack-divider方位的断裂韧度,在200 ℃左右发生逆转,400 ℃以后二者趋于一致;常温下crack-splitter方位的值只有crack-arrester与crack-divider方位的1%~2%;不同层理方向的断裂韧度存在不同的“门槛”温度T_c,断裂韧度在T_c前后均呈现先增大后急剧减小的趋势。     

高温作用后混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,分别对常温和经历200、400、600、800℃高温作用后的混凝土进行了冲击压缩试验,分析了高温和应变率对混凝土动态压缩力学性能的影响,并对其关系进行了拟合。结果表明:经历不同温度作用后的混凝土动态抗压强度、峰值应变以及比能量吸收都表现出较强的应变率效应。高温对混凝土动态力学性能影响显著,400℃是混凝土各项力学指标发生转折的温度:动态抗压强度、比能量吸收在400℃时回升至与常温接近,在400℃后又迅速下降;峰值应变在400℃以后增加明显,并随着应变率的提高而迅速增加。混凝土经400℃以上高温作用后,虽然强度损失严重,但在冲击荷载作用下,尤其是在较高应变率下,仍表现出良好的抗冲击韧性。     

磨细矿渣对水泥基材料热膨胀性能影响的研究

通过在水泥基材料中加入矿物掺合料磨细矿渣,利用差示热膨胀测试方法对其热膨胀率进行了研究,结果表明:掺人磨细矿渣的水泥石热膨胀率变化规律与纯水泥石者相似,均表现为随着温度的升高先增加后显著降低的趋势,而磨细矿渣的加入使水泥石在高温时产生比纯水泥石更大的收缩.借助于TG-DTA和XRD测试手段,对掺加磨细矿渣后水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析.     

高温影响下花岗岩孔径分布的分形结构及模型

 温度是影响岩石物理性质的重要因素,为了探究温度对岩石孔径分布的影响规律,利用压汞法测试25 ℃～1 200 ℃高温热处理后花岗岩样品的孔隙特征,并研究了不同高温影响下岩石孔隙的分形结构和孔隙率演化模型。结果表明：(1) 随着温度的升高,岩石孔隙率呈指数增加,500 ℃～800 ℃是岩石孔隙结构变化的阈值温度区间,500 ℃之前孔隙率增长较缓慢,增长幅度约50%,之后孔隙率大幅增加3～5倍;(2) 温度升高所导致的岩石新孔隙以孔径1～10 μm的中孔为主,低于500 ℃时中孔占15%左右,而后稳步上升,800 ℃时大幅增加至28.24%,1 000 ℃以后又增至40%以上,体积增长了11.8倍,这将导致岩石防渗阻渗能力大大减弱;(3) 各温度下岩石孔隙分布均具有良好的统计分形特性,孔隙分形维数在2.99～3.00范围,随温度升高,分形维数降低,且温度越高,降低幅度越大,表明孔隙均匀性增加;(4) 基于理想Menger海绵的Friesen模型预测各孔径下累计孔隙率演化误差较大,而张季如和陶高梁模型对不同高温岩石孔径分布具有良好的预测精度。研究结果将为高放核废料深层地下存储、地热开发等高温岩石工程设计及施工提供科学依据。     

不同掺和料透水混凝土透水系数与孔隙率的关系探讨

研究了不同掺量粉煤灰、矿粉、钢渣粉对透水混凝土透水系数和孔隙率的影响规律及它们之间的关系,对比了同条件下7d、28d混凝土的透水系数。试验结果表明:W/B=(0.2-0.32)条件下,加入掺和料后,透水混凝土的透水系数与孔隙率均有不同程度的降低。同等条件下透水系数与孔隙率不呈线性关系,但有很好的相关性,通过曲线拟合得到了不同掺和料对应的关系式。28d透水系数与7d透水系数相近,但28d透水系数略有降低。     

冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁变形性能试验研究

通过10根冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁试件的受弯性能试验,研究了聚丙烯纤维,冷热循环次数及应力比对锂渣混凝土梁曲率和截面弯曲刚度的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可以降低冷热循环对锂渣混凝土的损伤作用,减小试验梁的曲率,减缓水泥水化的速率;锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加,呈现先减小再增大后降低的规律,100次冷热循环下曲率最小;聚丙烯纤维锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加呈现先降低后增加的规律,300次冷热循环下曲率最小;随着应力比的增加,试验梁截面曲率减小,截面弯曲刚度增大。