高温下自密实混凝土的瞬态应变

针对掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土,进行了温度应变、自由膨胀应变和高温徐变的试验研究以及差热及热重分析、环境扫描电镜和汞压力测孔法试验.分析了温度和应力水平对自密实混凝土瞬态应变的影响;结合微观结构的变化特征,研究了自密实混凝土的瞬态应变发展规律及其产生机理.结果表明,温度与应力水平是影响自密实混凝土瞬态应变的主要因素;自由膨胀应变与温度呈非线性关系;混凝土微观孔隙结构的变化是产生自密实混凝土瞬态应变的内在因素.     

高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过纤维纳米混凝土棱柱体试件在25～800℃高温中的单轴受压试验,研究了温度、钢纤维体积率、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙掺量对纤维纳米混凝土高温中轴压性能的影响。结果表明,随温度升高,纤维纳米混凝土峰值应力和初始弹性模量显著降低,峰值应变明显增大;随钢纤维体积率增大,高温中纤维纳米混凝土峰值应力和峰值应变不断提高,初始弹性模量有所下降;随纳米材料掺量增加,高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量均呈增大的趋势,纳米二氧化硅的效果好于纳米碳酸钙。在分析试验结果的基础上,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量的计算公式以及高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系式。     

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。     

拉压应力下自密实混凝土碳化性能试验研究

制作了4组单掺粉煤灰自密实混凝土试件和2组复掺粉煤灰与矿渣的自密实混凝土试件,以及1组用以对比的普通混凝土试件.通过快速碳化试验研究各种拉、压应力水平,掺和料用量等因素对自密实混凝土抗碳化性能的影响规律.研究表明:在各种拉、压应力水平下,掺量在40％(质量分数,下同)以内时粉煤灰对混凝土碳化性能的影响很小,超过40％后其影响迅速增大,而复掺粉煤灰与矿渣后混凝土的抗碳化性能大大改善,两者按质量比1:1复掺时,水泥取代率可提高至60％.自密实混凝土的碳化深度随着拉应力水平的增大而增大,而随着压应力水平的增大呈现先减小后增大的变化趋势.提出了应力状态下自密实混凝土碳化深度预测模型的建立方法.     

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.     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

轻骨料钢管混凝土自应力的试验研究

通过对3组9根自应力轻骨料钢管混凝土柱的自应力进行研究,在养护期间测试钢管混凝土柱表面的应变,分析了膨胀剂掺量及含钢率等对试件自应力的影响。试验结果表明:随着膨胀剂掺量的增加混凝土强度降低,但钢管对混凝土的约束使混凝土三轴受压产生自应力。随着膨胀剂掺量的增大,钢管表面的应变增大,膨胀剂掺量不同,应变变化趋势区别明显;随着含钢率的增大,约束逐渐增强,膨胀应变增加,通过测量钢管表面的应变经计算确定钢管及核心混凝土的初始自应力,混凝土自应力值为3～4 MPa。     

FS102防水密实剂掺量对地库用混凝土性能的影响北大核心

FS102防水密实剂是一种可以提高混凝土密实性、抗渗性、减少混凝土早期收缩、能有效控制混凝土裂缝的混凝土改良外加剂。以龙湾写意居住小区一期地库工程为依托,研发大面积地下车库后浇带设置技术,通过掺加FS102防水密实剂扩大后浇带的设置间距,减少结构渗漏水的薄弱部位,提高地库结构的施工质量。试验测试研究了不同掺量FS102防水密实剂对混凝土的各项力学性能及抗渗等级的影响。结果表明,掺加防水密实剂对混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度、轴压强度有了不同程度的提高,提高了混凝土的抗渗能力。     

FS102防水密实剂掺量对地库用混凝土性能的影响

FS102防水密实剂是一种可以提高混凝土密实性、抗渗性、减少混凝土早期收缩、能有效控制混凝土裂缝的混凝土改良外加剂。以龙湾写意居住小区一期地库工程为依托,研发大面积地下车库后浇带设置技术,通过掺加FS102防水密实剂扩大后浇带的设置间距,减少结构渗漏水的薄弱部位,提高地库结构的施工质量。试验测试研究了不同掺量FS102防水密实剂对混凝土的各项力学性能及抗渗等级的影响。结果表明,掺加防水密实剂对混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度、轴压强度有了不同程度的提高,提高了混凝土的抗渗能力。     

粉煤灰地聚物混凝土单轴受压力学性能试验研究

进行了粉煤灰地聚物混凝土力学性能试验研究,重点关注了地聚物混凝土的抗压强度、弹性模量、应力-应变关系曲线以及泊松比等基本力学性能。试验表明,掺加少量水泥可以降低地聚物混凝土的养护要求,在常温养护条件下,混凝土的强度和弹性模量发展与采取早期升温养护的地聚物混凝土基本相当。随着地聚物混凝土龄期的增加,其应力-应变关系曲线逐渐变得陡峭,峰值应变也随之减小。同时,研究发现,当地聚物混凝土压应力低于极限抗压强度的60%左右时,混凝土的泊松比基本为一常数,大约在0.1～0.2之间。当压应力超过这一数值时,地聚物混凝土的泊松比急剧增大,在破坏时,泊松比达到1.0左右。这一试验现象表明,地聚物混凝土在单轴受压下表现出良好的横向膨胀变形性能。     

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。     

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.     

再生混凝土常规三轴受压性能试验研究

进行了12个再生混凝土试件常规三轴受压试验考察围压值和取代率对再生混凝土破坏形态、应力-应变曲线、力学性能指标的影响。研究结果表明:常规三轴受压状态下,再生混凝土均为剪切破坏,破坏时有较明显的脆性;再生混凝土的峰值应力、峰值应变、弹性模量随围压值增大而显著提高但受取代率的影响不大;增大围压值能有效提高再生混凝土的延性性能和耗能能力。     

不同冷却方式对高温后混凝土应力-应变关系的影响研究

通过混凝土在经历不同温度(100,200,300,400,500,600,700,800℃)后的单轴受压试验,研究温度、静置时间、冷却方式对混凝土轴压性能的影响,得到了相应的混凝土受压应力-应变全曲线。对比分析表明:混凝土抗压强度随着温度的升高而降低,峰值应变成倍增大,弹性模量显著降低;在高温作用后混凝土应力-应变曲线的波动性和规律性变化较缓;浇水冷却比自然冷却的曲线在下降段微陡些,曲线形状大体相似,峰值应力和峰值应变变化都不大,其变化规律大体一致。     

外掺橡胶粉的苯丙乳液改性混凝土力学性能及微观结构

为了研究外掺橡胶粉对苯丙乳液改性混凝土(SEMC)力学性能和微观结构的影响,制作了45个150mm×150mm×150mm立方体和45个150mm×150mm×300mm棱柱体试件,测量试件的抗压强度、应力-应变曲线、弹性模量和泊松比等性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了外掺橡胶粉对SEMC微观结构、界面结构的影响.结果表明:SEMC的应力-应变曲线与普通混凝土相似,随着聚灰比的增大,SEMC的峰值应力降低,峰值应变增大,泊松比增大,弹性模量有所降低;外掺橡胶粉苯丙乳液改性混凝土(RPSEMC)强度降低,峰值应变增大,泊松比呈增大趋势,弹性模量有所降低;苯丙乳液成膜产生的滑移破坏了混凝土的稳定;橡胶粉"孔洞"效应与胶粉-水泥石界面的存在,造成了RPSEMC强度降低,而橡胶粉变形吸能是混凝土阻尼耗能的主要原因.     

有压水环境下循环荷载历史对饱和混凝土动态力学特性的影响

为研究有压水环境中循环荷载历史对混凝土动态力学性能的影响,对历经不同荷载循环次数(0、25、50、100次)的水饱和混凝土试件(在2 MPa围压水环境中)进行了不同应变速率(10-5、10-4、10-3、10-2/s)下的常规三轴静动态压缩试验,分析了混凝土材料的峰值应力、峰值应变、弹性模量、吸能能力等基本力学参数的变化规律和机理。结果表明:同一加载速率下,水饱和混凝土的峰值应力、弹性模量和吸能能力均随循环次数的增长呈现出先增大后减小的规律,并且峰值应力和吸能能力增减的转折点随着应变速率的提高而向荷载循环次数增大的方向平移,峰值应变整体上呈减小的趋势;相同荷载循环次数后,峰值应力、峰值应变和吸能能力随着加载速率的增大而逐渐增大,并且荷载循环次数越大,率效应越显著,弹性模量随着加载速率的增大而逐渐较小。     

橡胶混凝土的静动压缩强度特性的对比研究

采用3种粒径、5种掺量的橡胶粉制备橡胶混凝土,基于电液伺服万能压力试验机开展了橡胶混凝土（RPC）的准静态压缩试验,基于直径为74mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在4种加载波下开展了RPC的动态压缩试验,研究了应变率、橡胶粉粒径及掺量对混凝土静动力学性能的影响,由此对比分析了RPC的静动强度特性.结果表明：橡胶粉的加入使混凝上的抗压强度有所下降,并且随着橡胶粉目数的增大,抗压强度不断下降;橡胶混凝土的抗压强度均随橡胶粉掺量的增加而呈现下降趋势,在橡胶粉掺量为110kg/m3时下降幅度最大;橡胶混凝土的韧性增强,由脆性破坏转变成塑性破坏;橡胶混凝土表现出明显的应变率增强效应,即动态峰值应力和动态因数（DIF）随着动态应变率的增大而增大;橡胶混凝土的动态峰值应力及其增速均随着橡胶粉粒径的增大而增大,而且橡胶粉目数越大,动态因数越大;动态峰值应力随橡胶粉掺量的增加而减小,动态因数随着橡胶粉掺量的增加而增大.     

火灾(高温)后破碎卵石混凝土三轴受力性能研究

为研究火灾(高温)后破碎卵石混凝土的三轴受力性能,以温度及侧向围压为参数,完成了30个100×200mm的圆柱体试件在经历不同高温后的常规三轴加载试验.结果表明:火灾(高温)后破碎卵石混凝土试件在单向应力下的应力-应变曲线有明显的峰值点,随着温度的增加,峰值点逐渐向右下角移动;在三向应力下试件的破坏形态分为斜面剪切破坏与层状劈裂破坏;随着围压的不断增加,试件的应力-应变曲线逐渐平缓,峰值点也越来越不明显,温度的影响逐渐减小,其弹性模量、峰值应力、峰值应变均显著增加;随着温度的上升,试件的峰值应力与弹性模量整体呈下降趋势;基于试验数据建立了相关计算公式及火灾(高温)后破碎卵石混凝土在三轴应力下的应力-应变本构方程,可为相关研究提供参考.     

自密实混凝土冻融循环后基本力学性能试验研究

为进一步研究乌鲁木齐地区原材料配制自密实混凝土冻融循环下的力学性能,根据分析得出的抗冻性能最佳自密实混凝土配合比(矿粉掺量30%,粉煤灰掺量10%)配制了自密实混凝土。主要对自密实混凝土进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和应力-应变曲线试验,分析自密实混凝土经受冻融循环后力学性能退化规律。结果表明:立方体抗压强度、劈裂抗拉强度随着冻融循环次数的增加而降低;相对立方体抗压强度和相对劈裂抗拉强度分别与抗冻性能指标拟合相似性较好;纵向应力-应变曲线随冻融循环次数增加斜率降低,混凝土刚度退化。     

自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

为了探究自密实微膨胀混凝土填充圆钢管(SMCFCST)约束钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能，设计并制作了8根约束柱和1根无约束RC柱，并对其进行轴压试验。试验参数包括钢管厚度、自密实微膨胀填充混凝土强度、填充混凝土类型和初始轴压力。记录试件破坏模式和加载数据，并绘制相应的荷载-竖向变形曲线和荷载-应变曲线。结果表明：RC柱被SMCFCST约束后，其峰值荷载和延性均显著提高；随着钢管厚度增大，约束柱的峰值荷载显著增大；随着自密实微膨胀填充混凝土强度增大，约束柱的峰值荷载小幅增大；而填充混凝土类型和初始轴压力对约束柱峰值荷载的影响不明显。修改GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》公式，得到SMCFCST约束柱的轴压承载力预测公式。预测值与试验值比值的平均值为0.956,标准差为0.064。