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。     

表面能对砂浆断裂能、强度及收缩性能的影响

以水泥砂浆为研究对象,对不同水分含量及不同表面张力溶液下砂浆的断裂能、强度及收缩膨胀性能进行了研究。试验结果表明:砂浆的断裂能、强度随着水分含量的增加和浸泡液体表面张力的增大而减小,在全干燥状态下砂浆的表面能最大,相应的断裂能和强度也最大。海水浸泡后砂浆断裂能及强度显著降低。随着浸泡液体表面张力的增大,砂浆的膨胀应变线性增大。     

CFRP加固混凝土结构耐久性试验研究

为了对海水环境下CFRP-混凝土界面性能进行研究,采用42个CFRP片材进行了CFRP材料物理力学性能试验,采用72个混凝土单剪试件对海水环境下CFRP-混凝土界面黏结性能进行试验。结果表明:CFRP材料的耐久性良好,长时间的海水腐蚀对CFRP材料的物理性能没有太大影响;CFRP-混凝土黏结强度随腐蚀时间增加而降低;长时间海水腐蚀对界面延性有不利影响,对界面应变发展规律和黏结滑移关系没有明显影响。     

碳化对混凝土断裂能的影响

通过加速碳化试验和三点弯曲试验,研究碳化对混凝土断裂能的影响.试验结果表明,随断裂韧带高度增加,断裂能增加;随水胶比减小,试件的断裂能增大;试件碳化后断裂能提高.     

极地低温环境下混凝土断裂性能试验研究

为研究寒区和极地低温环境下混凝土结构的抗裂性能,设计了36个试件,对其进行了三点弯曲梁断裂试验,分析了20~-80 ℃温度区间内混凝土双K断裂韧度、断裂能和特征长度等关键断裂参数。结果表明：低温环境下,混凝土粗骨料和砂浆界面强度有所提高,横截面上有更多粗骨料发生断裂破坏;随着温度的降低,混凝土梁开裂荷载及峰值荷载有所提高,荷载-位移曲线斜率变大;混凝土断裂性能在低温环境下明显增强,其起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能均随温度的降低得到提高;低温环境下混凝土脆性变大,特征长度随温度的降低而减小。对低温作用下混凝土断裂能的增强规律进行定量分析,拓展CEB-FIP MC2010混凝土断裂能计算模型的适用范围。基于低温环境下立方体抗压和劈裂抗拉试验结果,分别提出了混凝土断裂能计算模型。     

混凝土楔入劈拉试件预制裂缝类型对断裂能的影响

对4种不同预制裂缝切口形式的普通混凝土试件和碾压混凝土试件进行楔入劈拉试验,得到了各种工况下不同切口形式试件的断裂能.分析了预制裂缝切口形式对楔入劈拉试件断裂能的影响.试验结果表明:锯开形成切口的试件断裂能最大,切口形式为V型的试件次之,预埋钢片的试件再次之,而缝端有一定宽度的试件断裂能最小.预制裂缝切口形式对普通混凝...     

环氧树脂修复桥梁构件混凝土的断裂能研究

采用楔入劈拉试验对环氧树脂修复桥梁构件混凝土进行断裂能研究,首先对试件进行初次楔入劈拉试验,获得微粒混凝土的断裂能值,然后采用环氧树脂灌缝胶对已劈裂的试件进行修复,再进行楔入劈拉试验,测定注胶修复后的试件的相应断裂能,并与初始混凝土试件的相应值进行对比分析,试验后,试件的极限承载力和断裂能值都得到提高,说明环氧树脂修复桥梁混凝土具有较好的效果。     

环氧涂层钢筋与海水珊瑚混凝土的黏结性能

采取拉拔试验研究了环氧涂层钢筋与海水珊瑚混凝土间的黏结性能,分析了混凝土类型（普通混凝土、海水珊瑚混凝土）、混凝土强度等级（C25、C35）、锚固长度（48、90、128mm）、钢筋种类（普通钢筋、环氧涂层钢筋）及混凝土保护层厚度（67、42mm）对试件黏结强度与黏结滑移曲线的影响规律.结果表明：环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土试件的破坏模式主要为劈裂破坏,其黏结性能与普通钢筋混凝土试件有明显区别;海水珊瑚混凝土试件黏结强度高于普通混凝土试件,且黏结强度随混凝土强度等级和保护层厚度的增长而提高,随锚固长度的增长而降低,混凝土保护层厚度对黏结强度的影响最为明显;环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土试件的黏结滑移曲线可分为微滑移、滑移和下降3个阶段,钢筋种类和混凝土类型对曲线特征有明显影响.依据试验结果推导得到了环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土的黏结强度计算式,其计算值与实测值吻合良好,可用于实际工程.     

海水海砂再生混凝土与环氧涂层钢筋黏结性能

采用中心拔出试验对环氧涂层钢筋海水海砂再生混凝土的黏结性能进行了试验研究。考虑不同混凝土类型（普通混凝土、再生混凝土、海水海砂再生混凝土）、设计强度等级（C20、C25）、黏结长度（3d、5d、8d,d为钢筋直径）、钢筋种类（普通钢筋、环氧涂层钢筋）和保护层厚度（67、42mm）等参数进行拔出试验,研究其黏结强度的变化规律。结果表明：环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土之间黏结性能较普通钢筋混凝土的略有降低,再生粗骨料的加入降低了试件的黏结强度,而海水、海砂减小了再生粗骨料对黏结强度的不利影响;黏结强度随着混凝土强度和保护层厚度增加而显著提高,随着黏结长度增长而降低;环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土黏结滑移曲线与普通钢筋混凝土试件的相似,分为微滑移、滑移和下降三段;环氧涂层钢筋使得曲线曲率增加、下降段较缓,而海水、海砂影响与之相反。拟合得到了环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土间黏结强度计算公式,计算值与相关试验数据吻合良好。     

测定混凝土断裂参数试验方法的研究

对卵石、碎石混凝土试件进行了三点弯曲试验和楔入劈拉试验。计算、比较了卵石、碎石混凝断裂韧度、断裂能 ,发现采用三点弯曲法和楔入劈拉法测定的断裂参数接近。     

不同强度海水珊瑚骨料混凝土断裂性能对比研究

对不同强度海水珊瑚骨料混凝土(SCAC)开展了抗压、劈裂拉伸以及预切口梁三点弯曲试验,获得了其荷载-裂纹口张开宽度关系以及断裂能、特征长度等断裂参数.结果 表明:随着SCAC强度等级的提高,其抗压强度及劈裂抗拉强度增大,拉压强度比小幅降低,开裂荷载与峰值荷载比明显增大,峰值裂纹口张开宽度显著降低;SCAC试件破坏均为裂纹贯穿骨料,断面光滑;提高SCAC强度等级可在一定程度上弥补珊瑚骨料的低强度缺陷,提高SCAC的断裂性能,但其脆性也相应增加.     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。     

钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能影响的试验

参照国际材料与结构联合会标准(RILEM),对钢纤维高性能混凝土开口梁进行三点弯曲试验。试验结果表明,钢纤维类型和掺量均为影响高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的重要因素。高性能混凝土的能量吸收能力和断裂能随纤维掺量的提高而提高;与低强凸痕型钢纤维相比,端部带弯钩的高强钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的提高效果更为显著。综合利用断裂能和弯曲韧性指标,才能更全面地描述混凝土在弯曲过程中的受力与破坏特征。     

3D打印混凝土硬化后断裂机理试验研究

为了研究3D打印混凝土硬化后的断裂机理，针对常规浇筑混凝土和三种不同打印路径混凝土，开展了劈裂抗拉强度和三点弯试验，利用声发射技术监测了断裂过程。结果表明：打印混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度、延性和断裂能均小于常规浇筑混凝土；当平行于荷载方向上条间界面（水平条带之间界面）数量增加时，断裂面上材料完整性被削弱的程度愈大，劈裂抗拉强度、抗弯强度、延性和断裂能愈小；打印混凝土内部界面对微裂缝的开裂模式有影响，随着材料完整性削弱程度的增大，剪切裂缝数量占比愈大；通过衰减系数反映微观断裂与打印混凝土宏观断裂力学性能之间的关系，发现随着剪切微裂缝数量占比衰减系数的增加，抗弯强度、延性、断裂能衰减系数减小，两者近似呈线性关系。     

Experimental study on fracture mechanism of hardened 3D printed concrete

为了研究3D打印混凝土硬化后的断裂机理，针对常规浇筑混凝土和三种不同打印路径混凝土，开展了劈裂抗拉强度和三点弯试验，利用声发射技术监测了断裂过程。结果表明：打印混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度、延性和断裂能均小于常规浇筑混凝土；当平行于荷载方向上条间界面（水平条带之间界面）数量增加时，断裂面上材料完整性被削弱的程度愈大，劈裂抗拉强度、抗弯强度、延性和断裂能愈小；打印混凝土内部界面对微裂缝的开裂模式有影响，随着材料完整性削弱程度的增大，剪切裂缝数量占比愈大；通过衰减系数反映微观断裂与打印混凝土宏观断裂力学性能之间的关系，发现随着剪切微裂缝数量占比衰减系数的增加，抗弯强度、延性、断裂能衰减系数减小，两者近似呈线性关系。     

海水海砂再生混凝土的基本力学性能

利用海水、原状海砂及再生粗骨料,制备了设计预期强度为C20~C50的海水海砂再生混凝土。通过240个标准立方体(150 mm×150 mm×150 mm)和96个棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件,完成了工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,研究了海水海砂再生混凝土的基本力学性能;最后基于试验数据,得到了海水海砂再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度关系公式以及弹性模量与轴心抗压强度关系公式。结果表明:海水海砂再生混凝土工作性能良好,C40和C50强度等级的坍落度比一般再生混凝土分别提高5%和33%;立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄期变长而增加,且长期强度趋于稳定;与普通混凝土相比,海水海砂再生混凝土7 d立方体抗压强度提高13%~52%,28 d抗压强度降低约5%,90 d抗压强度降低约15%,180 d抗压强度降低18%~29%;海水海砂再生混凝土28 d弹性模量比普通混凝土略有降低,降低幅度在14%以内;再生粗骨料对混凝土力学性能、工作性能的影响大于海水海砂。     

混凝土材料的真实断裂能研究

在对混凝土断裂面进行测定的基础上提出了真实断裂能的概念,并试验研究了真实断裂能与材料组成之间的变化规律,试验结果表明：真实断裂能几乎不随集料径的变化而变化,随集料品种的变化较小,随小胶比的降低而增大。     

三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应

对常用的三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应进行分析，揭示了随试件尺寸增大，测试结果的正误差增大或负误差减小，这可能是三点弯曲法测试砼断裂能尺寸效应的主要原因之一。     

珍珠岩基相变骨料混凝土断裂特性试验与分析

先以硬脂酸丁酯为相变材料,膨胀珍珠岩为基体材料,石灰石粉末为表面改性材料制备珍珠岩基相变骨料（PBPCA）,再用其等体积取代混凝土中的部分砂制备珍珠岩基相变骨料混凝土（PBPCAC）;通过三点弯曲梁试验和立方体试块拉压比,研究PBPCA掺量不同时PBPCAC的断裂特性和韧性.结果表明：PBPCAC的断裂过程分为裂缝产生、裂缝发展和裂缝失稳3个阶段;其裂缝产生阶段较普通混凝土长,裂缝失稳阶段较普通混凝土短;PBPCAC的临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度与普通混凝土大致相同;PBPCA的掺加未明显改变混凝土的延性和韧性;PBPCAC具有较好的抗断裂性能.