橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能G_F及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明：随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的断裂性能

为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析,结果表明：掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满;纤维长度为18 mm、掺量为1.5%的试件起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度为12 mm、掺量为1.5%的试件断裂能最大。     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的单轴拉伸力学性能

试验研究了3种纤维掺量聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的单轴拉伸力学性能及纤维掺量对ECC力学性能的影响规律,探讨了裂缝扩展宽度与轴拉应力的关系,分析了ECC拉伸断裂能与特征长度.结果表明:当纤维掺量由0.308%提高到0.462%时,PVA-ECC的断裂能提高128%,特征长度提高146%,最大拉应变提高128%.PVA-ECC的断裂能和最大拉应变比聚丙烯纤维混凝土分别提高209%和3 614%.表明PVA纤维具有良好的阻裂增韧效用,显著提高了ECC的抗裂性能和变形能力,ECC在单轴拉伸荷载下能实现应变硬化和多重裂纹开裂.     

重复冲击下高温后橡胶自密实混凝土动态力学性能

混凝土结构在服役期间经常因承受多次冲击荷载作用而发生破坏,其在重复冲击荷载作用下的动态力学特性引起了关注。研究表明掺入橡胶有效的改善了自密实混凝土(SCC)的抗冲击性能,但橡胶自密实混凝土(RSCC)在重复冲击荷载作用下的动态力学特性尚不明确。基于此,采用霍普金森压杆装置(SHPB)开展重复冲击压缩试验,研究RSCC在重复冲击作用下的动态力学特性。本次试验准备橡胶掺量分别为10%、20%和30%的RSCC试样各一组,研究橡胶掺量、高温作用对RSCC重复冲击性能的影响,准备一组普通自密实混凝土(NSCC)作为对照组。试验结果表明：在重复冲击试验中,随着冲击次数的增加,试样峰值应力减小,变形增长。150°C高温作用对NSCC、RSCC重复冲击性能影响小,重复冲击性能与常温试样具有一致性;橡胶的掺入有效改善了NSCC的脆性,减小了冲击荷载在试样内部产生的应力,冲击荷载重复作用次数随着橡胶掺量的增加呈上升趋势,RSCC重复冲击性能优于NSCC。300°C高温作用后,NSCC峰值应力变大,但仍然表现出脆性破坏特征;而RSCC峰值应力变小,抵抗冲击荷载重复作用次数减少,重复冲击性能显著退化,且橡胶掺量越大,性能衰退越显著。此外,在常温与150°C高温工况下,RSCC比NSCC吸收能量能力更强;而300°C高温作用后,RSCC能量吸收性能衰退,累计单位体积吸收能量低于NSCC。     

芳纶纤维橡胶混凝土的塑性开裂与韧性研究

为探究掺加芳纶纤维对橡胶混凝土的韧性、抗裂性的影响,将40目橡胶粉等体积替换7.5％细骨料制成橡胶混凝土,并加入不同掺量的芳纶纤维,采用平板试验及落锤试验,分别研究了纤维橡胶混凝土的抗裂性能及冲击韧性.结果 表明:掺入芳纶纤维对橡胶混凝土的抗压强度提升不明显,但显著提高了冲击韧性和抗塑性开裂;在芳纶纤维掺量为0.7％时,试件的抗冲击韧性比达到最大值4.125,比橡胶混凝土增加了大约3倍;芳纶纤维掺量分别为0．3％、0.5％、0.7％时,混凝土未出现裂缝,有效提高了混凝土抵抗开裂的能力.     

海水环境下混凝土的断裂能及其应变软化

通过带切口梁的三点弯曲试验和楔形劈拉试验,对完全干燥、半干燥、水浸泡、海水浸泡和5％、23．4％NaCl溶液浸泡的6种不同含水状态的混凝土试件进行了测试,根据荷载-位移曲线和逆向分析,计算得到混凝土的断裂能及其应变软化曲线。结果表明,随着混凝土中水、海水和高浓度盐溶液的侵入,孔隙溶液中液体的表面张力不断增大,造成表面能下降,承载力随之降低,水浸泡后混凝土的最大承载力较干燥时降低19．6％（三点弯曲）和14．5％（楔形劈拉）,海水浸泡后下降28．9％和21．7％,高浓度盐溶液浸泡后降幅更大;海水和盐溶液浸泡时后,混凝土断裂能损失24％以上,软化阶段的开裂韧性也明显降低,裂缝更易形成和扩展。从表面能、断裂能和应变软化的角度研究了海水侵入对混凝土材料造成的不利影响。     

纤维素纤维增强高韧性水泥基复合材料的拉伸力学性能

研究了3种纤维掺量UF纤维素纤维增强水泥基复合材料(UF-ECC)的单轴拉伸性能及纤维掺量对ECC力学性能的影响规律,探讨了裂缝扩展宽度与轴拉应力的关系,分析了ECC的拉伸断裂能与特征长度.结果表明:当纤维体积掺量由0.3%提高到0.6%时,UF-ECC的最大拉应变提高183%,断裂能提高419%,特征长度提高281%.ECC复合材料的最大拉应变是聚丙烯纤维混凝土的8~20倍.UF纤维素纤维具有良好的阻裂增韧效用,显著提高了ECC的变形能力,ECC在单轴拉伸荷载下能实现应变硬化和多重裂纹初裂.     

橡胶颗粒对再生混凝土耐久性影响

为研究橡胶颗粒粒径和掺量对再生混凝土耐久性的影响,针对水灰比为0.50再生混凝土设计了橡胶粒径60目、1~3 mm和3~6 mm与掺量10、20、30 kg/m3的6组混凝土配合比,对再生混凝土进行了抗压强度、抗氯离子渗透和抗冻性试验.结果表明:掺入橡胶颗粒降低了再生混凝土的抗压强度,再生混凝土的抗压强度随着橡胶颗粒掺量和粒径的增加而减小;橡胶颗粒的掺入能改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能,再生混凝土的抗氯离子渗透和抗冻性随着橡胶颗粒掺量增大和粒径的减小而提高,当橡胶颗粒的粒径为60目、掺量为30 kg/m3时,再生混凝土的耐久性能最好.     

掺锂渣再生混凝土三点弯曲梁双K断裂特性

为研究锂渣掺量和再生粗骨料取代率对掺锂渣再生混凝土双K断裂韧度的影响规律,试验制作了锂渣掺量分别为0％、10％、20％和再生粗骨料取代率分别为O％、30％、50％的9组配比36根掺锂渣再生混凝土标准三点弯曲梁进行断裂测试,并在分析裂缝扩展过程的基础上提出了混凝土断裂韧度预估模型.试验结果表明:随着再生粗骨料取代率的增大,混凝土双K断裂韧度均呈现先增大、后减小的趋势;锂渣的掺入可以提高混凝土的双K断裂韧度,且在一定程度上弥补高再生粗骨料取代率导致混凝土断裂韧度小的不足;锂渣掺量为20％、再生粗骨料取代率为30％时,混凝土双K断裂特性最优,起裂韧度和失稳韧度分别为0.54 MPa·m1/2和1.07 MPa· m1/2,较基准组分别提高了42.1％和23％.     

季冻区聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能

针对普通混凝土易开裂、耐久性不良等问题,通过室内试验探讨聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能.利用weibull分布,研究在常温、冰冻及冻融循环状态下纤维掺量对水泥混凝土断裂能和疲劳寿命的影响.结果表明,聚丙烯纤维网具有提高混凝土耐久性的作用,冻融后抗压强度提高13.9%;早龄期抗裂性随着聚丙烯纤维掺量的增加而提高,在掺量为0.9 kg/m3时经济性最佳.     

橡胶混凝土受压破坏机理的余能基面力元分析

建立橡胶混凝土二维混合随机骨料模型，基于余能原理基面力元法对橡胶混凝土的细观力学性能进行分析，获得了应力-应变曲线图、破坏过程图和最大主应力、应变云图，模拟了橡胶混凝土破坏过程，分析了橡胶混凝土受压破坏机理，并探究了橡胶颗粒的不同粒径及掺量对橡胶混凝土抗压强度的影响。结果表明，抗压强度随着橡胶掺量的提高，明显降低。相同掺量下，采用大粒径的橡胶颗粒可以使抗压强度略有提高。破坏最开始发生于橡胶颗粒较为密集区域，故而在配置橡胶混凝土时应尽量将橡胶颗粒分散均匀。该模型为分析并预测橡胶混凝土的细观力学性能提供了新方法。     

开孔Q460高强钢板在低周疲劳加载下的力学性能试验研究

为探讨单调拉伸及低周疲劳荷载下开孔Q460高强钢板的力学性能,对33个开孔材性试件进行试验测试,通过分析试件的应力-应变曲线、骨架曲线和耗能能力对比图,探讨了试件设计尺寸、开孔数量及加载模式等因素对开孔材性试件的强度、刚度、延性和耗能能力等力学性能的影响规律。在此基础上,使用ANSYS有限元分析软件建立了疲劳加载作用下开孔材性试件的精细有限元模型,并与材性试验结果进行了对比分析,验证了模型的正确性和可靠性。试验结果表明,开孔对Q460高强钢试件的力学性能有不利影响,导致应力集中加剧;在疲劳荷载作用下,增加试件轴向的开孔数量有利于提高试件的延性,但对钢材的耗能能力产生不利影响。开孔试件在低周反复荷载下易在开孔位置发生应力集中导致裂缝产生,且孔洞四周存在鼓曲现象,断后试件整体呈马鞍形。试件厚度对高强钢的破坏模式及力学性能影响显著,在低周疲劳荷载下,开孔试件的破坏形态与未开孔试件差别较大,且随厚度增加呈现两种不同的断口形态,随着试件设计厚度增加,断口截面与试件横截面呈约45°夹角和锯齿形交错相嵌两种断口类型;且随着钢材厚度的增加,试件的抗拉强度、延性和耗能能力均有所提高。加载模式对开孔Q460高强钢的抗拉强度影响较小,随着荷载循环圈数的增加,Q460高强钢的延性降低,耗能能力提高。     

应变速率对注浆体力学特性影响规律

为研究微震荷载作用下注浆加固体力学特性,以裂隙倾角30°、宽度4 mm的红砂岩裂隙注浆体为研究对象,借助岩石三轴伺服压力机进行变应变速率(10^-5 ~5×10^-3 s^-1)单轴压缩试验;然后从能量耗散、裂纹扩展及破坏形态等3个方面,分析变应变速率对注浆体力学特性的影响规律及机理. 研究表明:随着应变速率的增加,注浆体的峰值强度、弹性模量均随之而增大;且峰值强度与应变速率呈指数函数关系变化;注浆体受应变速率影响的响应分为敏感应变速率阶段和滞缓应变速率阶段,主要差异在于峰值强度变化率和弹性模量变化率;随着应变速率的增大,注浆体的总能量在增大;压密阶段是影响不同应变速率下注浆体力学特性的主要阶段;敏感应变速率阶段和滞缓应变率阶段中的压密阶段主要区别在于积散比大小,积散比进一步决定产生裂纹的多少和分布区域与规律;耗散能密度对注浆体破坏脱落面积以及粒径分布影响较大,耗散能密度越大,碎块越以大块为主(粒径大的比率逐渐增加),滞缓应变率阶段耗散能密度较敏感应变率阶段大,其破碎块体较敏感应变率阶段大. 研究在裂隙注浆加固体的变应变速率影响下力学特性,从能理原理、分形理论角度得到了其影响机理.     

不同含水率混凝土断裂过程声发射试验研究

为研究不同含水率混凝土断裂过程的差异性,将干燥试件浸泡不同时间,使其达到不同含水率,基于声发射技术,对三点弯曲梁的破坏过程进行监测。通过比较声发射信号撞击计数、能量计数和振铃计数等不同发射信号来反映不同含水率对混凝土断裂过程力学性能的影响规律,并结合撞击计数、振铃计数和能量计数捕捉起裂荷载,进一步分析水分对起裂韧度和失稳韧度的影响。试验结果表明,相比于P-CMOD曲线,声发射参数变化能更加直观地分析水分对混凝土断裂过程的影响。随着含水率的增加,起裂前,撞击计数累计值呈现增大趋势,起裂后,声发射参数值、峰值以及累计值均呈现减小趋势;损伤演化起始门槛值随含水率的增大而降低,饱和试件较干燥试件最大下降64%;饱和试件断裂过程区宽度较干燥试件最大增大20.8%;     

反复荷载作用下型钢混凝土异形柱框架边节点力学性能试验研究

通过对9个型钢混凝土(SRC)异形柱框架边节点进行低周反复加载试验,观察了不同配钢形式、不同轴压比条件下SRC异形柱框架边节点的受力过程及破坏形态,得出了SRC异形柱框架边节点的荷载一位移滞回曲线和骨架曲线.根据试验结果,分析了节点承载力、延性、耗能以及刚度退化等性能.研究表明,SRC异形柱框架边节点的滞回曲线比较饱满,承载力高,耗能能力强,位移延性系数平均值可达到3.60,具有较好的抗震性能.     

砂率对富含砖粒再生混凝土断裂性能影响试验研究

为了研究砂率对再生混凝土断裂性能的影响,以RC25为基准再生混凝土,制作了砂率分别为25%、30%、35%、40%、45%、50%的再生混凝土梁试件。通过梁的三点弯曲试验,从断裂韧度和断裂能两个方面,研究了富含砖粒再生混凝土断裂性能随砂率的变化规律。结果表明:富含砖粒再生混凝土的断裂韧度、断裂能均随砂率的增大呈现出先增大而后减小的趋势;砂率由25%增大到35%时,断裂韧度增大了8.43%,断裂能增大了10.73%;砂率由35%增大到50%时,断裂韧度降低了3.81%,断裂能降低了11.29%;砂率小于35%时的断裂韧度比砂率大于35%时的断裂韧度更容易受到砂率变化的影响,而断裂能则没有出现相同的情况。     

再生混凝土轴心受拉性能试验与格构数值模拟

通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理.基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型.根据试验获得的再生混凝土各相材料力学参数,通过格构模型对再生混凝土进行轴心受拉模拟分析,获取再生混凝土轴心受拉应力-应变曲线,并探讨再生混凝土的内部破坏过程和轴心受拉破坏机理.结果表明,再生混凝土的受拉断裂部位主要集中在新或老硬化砂浆处,针对再生混凝土受拉力学性能,格构模型的模拟分析与轴心受拉试验结果基本吻合.     

三轴卸荷条件下煤体力学特性和能量耗散演化

孤岛工作面煤体和巷道受周边开采扰动影响,煤体受循环荷载作用存在卸荷力学行为而表现出动态破坏特性.为探讨不同路径下煤体力学特性,利用TAW-2000三轴电液伺服刚性试验机分别进行常规三轴(T)、三轴循环荷载(TC)以及相应卸围压试验(TU、TCU),分析不同围压下煤体卸围压强度、变形、声发射事件以及能量耗散演化特征,开展...     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.