现浇磷石膏墙体研究及性能试验分析

基于现浇磷石膏在住宅结构应用的研究现状及施工工艺,将磷石膏与磷渣粉、熟石灰和水泥混合成干物料,并掺入减水剂和缓凝剂加水搅拌,制作试件研究其抗压强度、放射性、凝结时间和含水率等基本性能。材料配合比9组,共制作27个立方体试件。抗压强度试验表明:现浇磷石膏墙体的抗压强度标准值在2.5~11.0 MPa之间,强度设计值可按0.478的标准值采用,完全可作框架填充墙及低层小开间住宅承重墙使用;另外,缓凝剂掺量对现浇磷石膏墙体抗压强度影响显著。基于推荐配合比的磷石膏试件的检测表明,现浇磷石膏墙体的初凝时间为45 min,终凝时间为55 min,能满足现场浇筑工艺要求;放射性检测结果符合国家标准对建筑主材放射性的要求;墙体5 d的含水率为2.6%,基本能达到干燥状态。     

磷建筑石膏弹性模量和泊松比试验研究

通过对云南磷石膏进行改性制备成β型磷石膏,并掺入水泥、硅灰和减水剂制作了27个棱柱体试件,分别进行轴心抗压强度、弹性模量及泊松比试验。结果表明,掺量5%的硅灰对其强度的提高有一定的帮助;掺量0.5%的减水剂对其强度影响较大,轴心抗压强度标准值最高达到15.6MPA,最终得到的弹性模量参考值是1486N/mm~2,泊松比的参考值是0.12,同时由于磷建筑石膏高度脆性的性质,试件的主要破坏形态为劈裂状态。     

高温后再生混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

利用废弃混凝土经机械破碎后制成的再生粗、细骨料,制作168个不同再生粗、细骨料取代率尺寸为100mm×100mm×300mm的再生混凝土试件,经历20～800℃作用后进行单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了不同再生粗、细骨料取代情况和经历温度对再生混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明：相同温度作用后,随着不同再生骨料取代率的增加,峰值应变增大,弹性模量减小,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增大,脆性增大;随着经历温度的升高,峰值应变与泊松比先降后增,并在温度400℃后增幅最大,而峰值应力与弹性模量均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平,与横轴包围面积显著减小;再生粗、细骨料单独掺入对混凝土受力性能的影响比较一致,同时掺入时性能退化较快。通过回归分析,建立各组再生混凝土试件单轴受压分段式应力-应变本构方程。     

钢纤维活性粉末混凝土力学特性

对钢纤维掺量(体积分数,下同)为0%,1%,2%和4%的4种活性粉末混凝土(RPC),在较长龄期(3a)时进行单轴压缩试验,得到其轴向、径向应力-应变全曲线及轴应力-体应变曲线,并对以上曲线进行分析.结果表明:钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)峰值强度随钢纤维掺量的增加几乎呈线性增加,当钢纤维掺量为4%时,其圆柱体试件(Ф50×100mm)峰值强度可达218MPa;轴向峰值应变及平均泊松比随钢纤维掺量的增加而增加;钢纤维掺量为0%的素RPC弹性模量最大,钢纤维掺量为1%,2%和4%的SFRPC弹性模量相当;素RPC表现为劈裂破坏,钢纤维掺量为1%的SFRPC表现为单剪切破坏,而钢纤维掺量为4%的SFRPC表现为X形剪切破坏.     

氯盐环境下钢筋锈蚀损伤混凝土应力应变本构模型

采用加速腐蚀试验,对氯盐环境下钢筋锈蚀损伤混凝土棱柱体试件的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、极限应变及弹性模量进行了试验研究.结果 表明:钢筋锈蚀损伤混凝土试件的破坏多为微柱失稳破坏,大致平行于受力方向的锈胀裂缝是主要的破裂面;钢筋锈蚀损伤混凝土实测应力-应变全曲线与未锈蚀损伤混凝土相似,但是随着钢筋锈蚀率的增加,其应力-应变全曲线上升段的斜率逐渐减小,峰值应变增大;钢筋锈蚀率越大的试件,脆性越明显;钢筋锈蚀损伤混凝土试件的峰值应力均低于未锈蚀损伤试件,峰值应变、极限应变随钢筋锈蚀率增加而增大,弹性模量随钢筋锈蚀率增加而减小;建立了钢筋锈蚀损伤混凝土应力-应变本构模型,模型计算值与实测值吻合较好.     

不同加载速率下箍筋约束混凝土力学性能试验研究

为了研究箍筋约束效应和率相关效应对混凝土单轴受压性能的影响,采用MTS815试验机对一批设计强度等级为C30、C70混凝土的普通箍筋约束试件进行了单轴受压试验。选取4种不同的配箍等级,对每一种配箍等级试件分别进行加载应变率为10^-5、10^-2/s的试验,得到了相应的应力-应变全曲线。研究发现：混凝土单轴受压性能会受到配箍率、应变率和混凝土强度等级三者的共同影响;增大配箍率提高了约束混凝土试件的峰值应力、峰值应力对应应变和延性系数,当配箍率达到3.4%时,最大提高幅值比例约为1∶2∶4,但其弹性模量受到的影响可以忽略不计;增大加载应变率提高了约束混凝土试件的弹性模量、峰值应力和峰值应力对应应变,但其延性系数有所降低,当应变率达到10^-2/s时,上述特征值最大提高或降低幅值比例约为1∶5∶4∶4;箍筋约束效应与率相关效应相互耦合,当二者共同存在时,会削弱彼此对约束混凝土试件峰值应力、峰值应力对应应变和延性系数的提高或降低作用,当配箍率为0%~3.4%、应变率为10^-5~10^-2/s时,削弱幅值不超过60%,提高混凝土强度等级会增强该削弱作用,弹性模量受耦合效应的影响可以忽略不计。     

水淬钢渣混凝土应力-应变全曲线试验研究

对6组尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件进行单轴受压试验,研究了钢渣细骨料替代率和设计强度等级两个因素对钢渣混凝土的棱柱体强度、峰值应变、极限应变、弹性模量、泊松比以及应力-应变关系的影响。结果表明:钢渣细骨料替代率为60%时,钢渣混凝土强度最高,性能最好;弹性模量随着钢渣细骨料替代率的增大而增大,但增大幅度逐渐减小;混凝土强度相同时,其极限应变随钢渣细骨料的掺量增大而减小。通过线性回归得到了钢渣混凝土的峰值应变与替代率、抗压强度的关系式,取代率不同的钢渣混凝土的泊松比在受力过程中差异较大。对无量纲化应力-应变全曲线拟合,拟合结果与实测结果吻合较好。     

应变速率对大理岩力学特性影响的试验研究

 利用RMT–150B岩石力学试验系统,对细晶大理岩试样在应变速率2×10－5～5×10－3 s－1范围内进行了6级应变速率下的单轴压缩试验,分析应变速率对大理岩应力速率、峰值强度、弹性模量、弱化模量、峰值应变、泊松比、积聚能、释放能以及破裂形式等力学性质的影响。研究结果表明,不同应变速率下单轴压缩过程均经历压密、弹性、屈服和破坏4个阶段。应力速率与应变速率的对数可以用指数形式描述;大理岩的峰值强度与应变速率呈正相关,可采用二次多项式进行描述;大理岩的弹性模量、弱化模量和峰值应变受应变速率影响不大,泊松比与应变速率呈指数关系;试验过程中试样峰值前积聚能量、峰值后释放能量与应变率呈正相关,表明应变率越高微裂纹扩展越严重。在应变速率低于5×10－4 s－1时,试样以剪切破坏为主,随着应变速率的增加,试样破坏模式从局部剪切失稳破坏向全面剪胀失稳破坏转变,在高应变速率下更容易形成锥形破坏。研究结果能够对岩爆防治和工程抗震设计提供一定参考。     

补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系试验

以废弃钢渣为粗骨料制备补偿收缩钢渣混凝土试件,并对其进行抗压强度、弹性模量及泊松比试验,分析了水灰比对补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态、抗压强度、变形及应力-应变关系的影响.结果表明:补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态与普通混凝土相似,但前者出现裂缝时间较晚,裂缝发展速度较快,峰值应变较小;随着水灰比的减小,补偿收缩钢渣混凝土试件的抗压强度逐渐增大,弹性模量先增后减;补偿收缩钢渣混凝土试件的变形、应变和弹性模量均小于普通混凝土,泊松比是普通混凝土的2~3倍.由于补偿收缩钢渣混凝土内部含有的缺陷和空隙较少,其应力-应变关系曲线的线性阶段较长,曲线反弯点不明显.基于补偿收缩钢渣混凝土试验结果,提出了补偿收缩钢渣混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比的计算方法,建立了补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系模型,此模型计算结果与试验结果吻合较好.     

高温作用后钼尾矿混凝土单轴受压性能试验研究

为研究钼尾矿混凝土高温后的单轴受压力学性能,进行了不同目标温度（20,200,300,400,600,800℃）条件下钼尾矿混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏形态及质量变化的试验研究。结果表明：钼尾矿混凝土试件的质量损失率随温度的升高而增加,在800℃时质量损失率平均为6.52%;轴心抗压强度随温度的升高而逐渐降低,800℃时与常温相比平均降低70.04%,且随钼尾矿掺量的增加而降低;而峰值应变随温度的升高先减后增;弹性模量和泊松比都随温度的升高而降低,在800℃时弹性模量和泊松比平均比常温降低88.22%和35.66%。对于弹性模量,大体上随着钼尾矿掺量的增大而减小;而对于泊松比,钼尾矿掺量100%的混凝土略大于掺量50%的混凝土。根据试验结果,建立了钼尾矿混凝土高温后的单轴受压应力-应变本构方程。     

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50 MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.     

基于局部与整体变形测量的粉土泊松比试验研究

通过两种测量方法对泊松比结果进行的分析,研究得出了泊松比的变化规律:轴向应变–径向应变关系曲线变化规律在各围压条件下基本相同,切线泊松比在加载初期(小应变变形阶段)都是从0.2～0.3开始变化,达到0.5时的径向变形很小,局部变形图像测量的切线泊松比的变化要比整体变形传统测量的泊松比变化快,其平均值也比整体变形传统测量结果大。随主应力比的增加,切线泊松比也随之增加,当土体的主应力比达到一定范围后,切线泊松比的值大于0.5,建立泊松比与主应力比之间的关系更符合泊松比取值规律。     

海水侵蚀后水泥砂浆的单轴动态力学性能研究

对经海水侵蚀后的水泥砂浆试件进行单轴动态压缩试验,研究应变速率、侵蚀溶液的类型和浓度对水泥砂浆的应力–应变曲线、极限抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响。研究结果表明,水泥砂浆的强度随着应变率的增加而提高,水泥砂浆的强度越低,其强度对应变率更加敏感;随着应变率的增加,水泥砂浆的峰值应变会逐渐增加,但弹性模量会出现先增加后减小的变化规律。应变加载速率对经海水侵蚀后水泥砂浆的应力–应变曲线和强度的影响,与水灰比、侵蚀介质的类型、浓度和侵蚀时间有很大关系。     

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.     

短龄期再生混凝土三轴受压力学性能及其本构关系

为研究短龄期再生混凝土的三轴受压力学性能,以龄期和围压值为变量,设计了14个圆柱体再生混凝土试件进行三轴受压试验,观察其破坏形态,获取应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变以及弹性模量等数据.基于试验数据分析了龄期和围压值对再生混凝土三轴受压力学性能的影响规律,建立了短龄期再生混凝土三轴受压的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,并建立了再生混凝土三轴受压状态下的应力-应变本构方程.结果表明:短龄期再生混凝土的峰值应变、弹性模量受龄期影响较大,随着龄期的延长,峰值应变减小,而弹性模量却显著增大;围压值对再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有显著影响.采用CEB-FIP(1990)规范中方法计算的再生混凝土三轴抗压强度值与实测值吻合较好.     

Experimental study on size effect of circular concrete-filled steel tubular columns subjected to axial compression

为了研究钢管混凝土的尺寸效应问题,对18个圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验,研究了试件截面弹性模量及峰值应力的尺寸效应变化规律。研究结果表明,圆钢管混凝土弹性模量受试件直径影响较小,几乎不存在尺寸效应,而峰值应力则存在一定的尺寸效应,并且受截面含钢率影响。对于截面含钢率4.5%的钢管混凝土试件,当试件直径由182mm增加到346mm时,其抗压强度由71.4MPa减小到68.9MPa,降低3.5%。此外,基于素混凝土尺寸效应及钢管混凝土承载力组成的分析,提出了不同约束水平下的钢管混凝土承载力尺寸效应计算公式。通过与文中试验数据及文献试验数据对比发现,所提出的计算公式能够准确预测钢管混凝土承载力。最后,通过对峰值应力尺寸效应进行参数分析发现,试件截面含钢率、钢材屈服强度及混凝土圆柱体轴心抗压强度均对峰值应力尺寸效应存在一定影响。