龄期对碾压混凝土双K断裂参数影响的试验研究

为了研究龄期对碾压混凝土双K断裂参数的影响,制作了龄期为28,60,90 d共18个楔入劈拉碾压混凝土试件并进行了断裂试验,结合双K断裂参数公式,得到了不同龄期试件的有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度等断裂参数,并分析了龄期对碾压混凝土断裂性能的影响。试验结果表明:起裂荷载和失稳荷载均随龄期的增大而增大,且起裂和失稳荷载的比值趋于稳定,伴随着龄期的增加,起裂荷载占失稳荷载的比重越来越大;龄期从28 d增加到90 d,起裂和失稳断裂韧度分别增加了0.216 0 MPa·m^1/2和 0.292 2 MPa·m^1/2,起裂和失稳断裂韧度的比值基本在0.5~0.6;有效裂纹长度随龄期的增大而减小,相同尺寸下,龄期越小,裂缝亚临界扩展量越大,试件的韧性越好。     

不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程试验研究

为探讨不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程的差异性及其尺寸效应,设计了高度为0.25 m、0.30 m、0.40 m、0.50 m的4组16根不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件,对其进行全过程断裂试验,并分析了荷载~张口位移曲线、起裂和失稳荷载、起裂和失稳韧度等断裂参数的变化。结合双K断裂韧度计算方法,得到不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。结果表明:不同尺寸混凝土试件断裂过程具有差异性;起裂韧度不随试件高度的增加而变化,失稳断裂韧度随试件高度的增加而增大。试件高度从0.25 m增加到0.50 m时,失稳韧度增加了0.40 MPa·m1/2。     

纳米氧化硅-橡胶再生混凝土抗冻性能试验研究

为了研究纳米氧化硅-橡胶再生混凝土的抗冻性能,通过对加入不同掺量的纳米氧化硅和橡胶粉再生混凝土进行冻融循环试验,再生粗骨料和再生细骨料取代率均为30%,橡胶粉分别按0、1%、3%、5%等质量取代天然河砂,纳米SiO_2分别按0%、1.5%、3.0%等质量取代水泥配制成再生混凝土。试验结果表明:橡胶粉和纳米SiO_2的掺入对再生混凝土的抗冻性能明显提高。冻融循环达到50次,橡胶粉和纳米SiO_2的掺量分别为5%、3%时,对再生混凝土的抗冻性能改善效果最好,强度损失率较普通混凝土降低了45.5%。     

配筋对混凝土双K断裂参数的影响研究

为了确定在混凝土中配筋对试件断裂参数的影响,采用尺寸为1 000 mm×200 mm×200 mm的3组不同缝高比的钢筋混凝土试件进行试验。通过在初始裂缝两侧粘贴应变片确定了起裂荷载,计算出了钢筋混凝土试件的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度、临界有效裂缝长度,并与相同缝高比的素混凝土试件进行了对比。结果表明,在混凝土中配筋,其起裂断裂韧度与失稳断裂韧度分别可以提高8.6%与15%;缝高比越大,钢筋混凝土试件的起裂韧度与失稳韧度值越小;钢筋混凝土试件的起裂韧度与失稳韧度的比值要比素混凝土试件的小,表明在混凝土试件中加入钢筋后可以提高结构的延性;钢筋混凝土试件的初始缝长与临界有效缝长的比值介于0.65～0.88。     

内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响

为研究混凝土梁内部贯穿裂缝缺陷对其断裂性能的影响,设计了含不同裂缝缺陷混凝土梁的三点弯曲断裂试验,研究不同长度、位置及数量的水平裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响。通过试验测得的P-D_m曲线以及相关试验数据计算得到含不同裂缝缺陷的混凝土断裂参数与断裂能。对比结果可知:混凝土三点弯曲梁的起裂荷载和起裂韧度受水平裂缝缺陷参数变化的影响较小,而失稳荷载和失稳韧度受水平裂缝缺陷的影响较大;水平裂缝越长,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝距离试件的底部越近,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝数量越多,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度越小,断裂能也越小。该现象表明混凝土试件中含线性缺陷导致材料的缺失量越大,其完全断裂所消耗的能量越小,且测得的断裂参数值也越小。     

小骨料混凝土双K断裂参数的试验测定

双K断裂模型以起裂韧度和失稳韧度来描述混凝土裂缝扩展过程，《水工混凝土断裂试验规程》将双K断裂模型作为该规程的基本理论依据，并将该模型的双K断裂参数作为试验规程要求测定的基本断裂参数。为配合该规程的制定，本文进行了19个三点弯曲梁试件和25个楔入劈拉试件共43个试件的断裂试验，对小骨料混凝土双K断裂参数的起裂韧度和失稳韧度进行直接试验测定。所有试件均为同批浇注相同级配，最大骨料粒径为10mm，试验中采用了电阻应变片法作为确定起裂荷载的参考。结果表明，起裂荷载与最大荷载之比为0.67～0.71，起裂韧度与失稳韧度之比为0.45～0.50，变化较稳定；楔入劈拉试件高度大于等于400mm、三点弯曲梁试件高度大于等于200mm时，起裂韧度与失稳韧度基本为常数，但同组试件之间具有一定的离散性；两种试件形式的韧度值有一定的差异。根据本文试验数据计算得到的裂缝尖端开口位移临界值较断裂韧度参数更容易受到试件尺寸的影响，楔入劈拉试件高度大于600mm时，其值为0.056～0.070mm；三点弯曲梁试件高度大于300mm时，其值为0.040～0.047mm，比较稳定。     

受硫酸盐侵蚀的再生混凝土耐久性研究

为研究再生粗骨料取代率对再生混凝土抗硫酸盐溶液侵蚀性能的影响规律,进行干湿循环和硫酸盐溶液的耦合试验,探究了随着干湿循环龄期的增长,再生粗骨料取代率对再生混凝土的质量损失率、伸长率、相对动弹性模量、硫酸根离子扩散深度的影响。试验结果表明:再生粗骨料掺量为100%的再生混凝土的质量损失率最大,达到了0.35%;试件的相对动弹性模量下降速度变化较复杂,分为匀速下降期、缓慢过渡期、加速下降期;试件伸长率随着侵蚀龄期的增长逐渐增大,且增幅越来越大;试验过程中,硫酸根离子逐渐向试件内部扩散,侵蚀破坏逐渐向深层移动,且再生粗骨料掺量越多的试件内部破坏得越快、越明显。研究结果可为实际工程中再生粗骨料的掺量选择提供参考。     

低湿度大温差环境下矿物掺合料混凝土早期断裂性能试验研究

针对我国西北地区干燥少雨、昼夜温差大,混凝土易出现早期裂缝的问题,为了降低混凝土开裂风险并有效应用矿物掺合料混凝土,采用实验室环境箱模拟低湿度、大温差的恶劣环境,通过对不同养护龄期、不同掺量的矿物掺合料混凝土断裂性能的测试,考察了低湿度大温差环境下复掺粉煤灰和矿粉对混凝土早期断裂性能的影响。结果表明,粉煤灰、矿粉复合取代水泥后,混凝土早期断裂性能与基准组相比均有所提升,其中复掺10%粉煤灰、20%矿粉效果最优,28 d时其起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别是基准混凝土的125.25%、145.3%和122.6%。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及孔结构分析试验对混凝土试样进行微观结构分析,初步揭示了恶劣环境下矿物掺合料对混凝土早期断裂性能影响的机理。     

现场浇筑大坝混凝土起裂断裂韧度研究

利用我国西南部某特高拱坝施工现场的拌合楼,浇筑成型骨料最大粒径150 mm的大坝混凝土楔入劈拉试件,试件尺寸分别为800 mm×800 mm×450 mm、1 000 mm×1000 mm×450 mm和1 200 mm×1 200 mm×450mm。通过试验获得现场浇筑大坝混凝土试件的起裂荷载,进而由有限元计算得到其起裂断裂韧度值,分析了龄期变化对起裂断裂韧度的影响规律,给出了起裂断裂韧度随试件尺寸的变化规律。结果表明,通过现场浇筑试件,得到大坝混凝土的起裂断裂韧度,能够真实反映大坝的实际断裂性能。现场浇筑大坝混凝土的起裂断裂韧度随着龄期增加而增加,180 d龄期的现场浇筑大坝混凝土的起裂断裂韧度在试件有效高度800~1 200 mm范围内不存在明显的尺寸效应。     

相对切口深度对混凝土断裂性能影响试验研究

以双K断裂模型为理论基础,采用混凝土标准三点弯曲梁试件,通过试验测得相对切口深度a0/h为0~0.6的5组试件的起裂荷载P_(ini)、断裂荷载P_(max)及临界裂缝口张开位移CMOD,计算得到起裂韧度K_(Ic)~(ini)、K_(Ic)~(un)断裂韧度,并使用立体显微镜对破坏后的混凝土进行切口尖端裂纹以及断裂面观察,探究其裂缝开展情况,以分析相对切口深度对混凝土断裂性能的影响。结果表明:相对切口深度越大,则试件起裂越早,而起裂荷载与断裂荷载的比值随初始缝高a_0的增大无明显变化,初始缝高对起裂荷载和断裂荷载的影响呈线性相关;起裂韧度和断裂韧度随着相对切口深度的增大无明显减小趋势,两者的比值随相对切口深度也无明显变化,即双K断裂参数取决于材料本身固有特性,与切口深度无关;混凝土断裂过程复杂,存在明显的亚临界扩展阶段,该阶段裂纹绕开骨料发展,整个断裂过程中裂缝扩展路径呈现出曲折型。     

不同砂率及骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响

为研究不同砂率和骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响,开展了塑性混凝土力学性能测试和三点弯曲切口梁断裂试验,分析了不同配合比塑性混凝土物理力学韧度和表观形态,揭示了不同砂率和骨料粒径塑性混凝土断裂韧度的演化规律。结果表明:不同砂率和骨料粒径下的塑性混凝土强度和断裂韧度变化过程差异明显,随着砂率由45%增大至85%,塑性混凝土强度和断裂韧度在骨料粒径为0~5 mm时均下降明显,5~10 mm时均呈上升趋势,但断裂韧度上升幅度较低;骨料粒径为10~20 mm时,试件强度的变化规律与5~10 mm时相似,总体呈上升趋势,随着砂率由45%增大至85%时断裂韧度先下降后上升;同一配合比条件下塑性混凝土强度、特征荷载和断裂韧度随骨料粒径变化的变化规律较一致。     

再生砖骨料混凝土梁斜截面抗剪性能试验研究

为分析剪跨比、配筋率等条件相同的情况下,不同再生砖骨料取代率下再生砖骨料混凝土梁的极限承载力、裂缝开展情况、破坏形态、破坏规律的差别,制作了5根不同再生砖骨料取代率（0,30%,50%,70%和100%）的再生砖骨料混凝土梁,进行静力加载试验.试验结果表明,再生砖骨料混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝开展过程和破坏形态大致相同,均属于典型的剪压破坏;但再生砖骨料混凝土梁的开裂荷载、斜裂缝出现时的荷载和极限荷载均低于普通混凝土梁.当再生砖骨料取代率超过50%时,再生砖骨料混凝土梁在试验中表现出了良好的受力性能,可以应用于工程实践.     

黏土砖再生混凝土抗氯离子渗透性试验研究

试验研究了再生黏土砖粗骨料取代率、骨料强化、搅拌工艺、粉煤灰和硅灰单掺与复掺对黏土砖再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,随着再生骨料替代率的增加,再生混凝土抗氯离子渗透性能降低,替代率为0,30%,50%,70%,100%时,6 h通电量分别为2 090,2 596,3 207,3 989,5 182 C,氯离子渗透等级由适中过渡到高;骨料强化处理和改善搅拌工艺能够提高再生混凝土抗氯离子渗透性能,再生骨料取代率在50%以下,经过二次包裹强化或者采用改良的搅拌工艺后,再生混凝土的抗氯离子渗透性能与普通混凝土已经接近;粉煤灰和硅灰单掺或复掺可以较大幅度改善再生混凝抗氯离子的渗透性能,硅灰效果优于粉煤灰,20%粉煤灰和10%硅灰复掺可以作为最佳掺量,6 h通电量为171 C,可以用来配置较高抗氯离子渗透性能的再生混凝土。试验结果为再生混凝土推广应用提供了有力依据。     

干湿循环下改性混凝土硫酸盐腐蚀的断裂性能试验研究

分别掺入粉煤灰、矿渣粉、硅灰和聚酯纤维对普通混凝土进行改性,通过切口梁三点弯曲断裂试验研究干湿循环方式下受5%Na2SO4溶液腐蚀混凝土的抗裂阻裂性能。计算分析了腐蚀后改性混凝土的荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线特性、断裂韧度与断裂能,给出抗腐蚀增韧系数的定义,并研究了硫酸盐腐蚀环境下改性混凝土相对于普通混凝土的增韧效果,探讨了不同腐蚀时期改性混凝土的劣化机理。结果表明:腐蚀后改性混凝土的P-CMOD曲线经历了损伤初弯段、比例弹性段、稳定扩展段和软化段4个阶段;随干湿循环次数的增加,改性混凝土的抗腐蚀增韧系数总体呈先增大后减小趋势;掺加25%粉煤灰可显著增强腐蚀早期混凝土的断裂韧度,掺入聚酯纤维、矿渣有利于混凝土腐蚀后期失稳韧度的提升和断裂能的增加,而掺入硅灰对腐蚀混凝土的增韧效果不明显。     

不同粒径再生粗骨料混凝土单轴受压应力 －应变关系试验研究

研究了粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,为再生混凝土工程中合理选取再生粗骨料粒径及取代率提供参考和依据。以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用 5 ～ 20 mm、20 ～ 30 mm 及5 ～ 30 mm 粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,利用混凝土单轴抗压的试验方法,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。实验结果表明:再生混凝土的弹性模量随取代率的增大而减小; 相同取代率下,再生粗骨料粒径为 5 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为 5 ～ 20 mm 或 20 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度高; 粒径为 20 ～ 30 mm 的再生粗骨料对二级配再生混凝土力学性能的影响最大。再生粗骨料全级配取代,且取代率为 30% 时二级配再生混凝土的抗压强度最大。     

基于ANSYS的再生砖粗骨料混凝土梁受弯性能有限元分析

为深入了解再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能,通过ANSYS有限元分析软件,对不同再生砖粗骨料替代率和不同纵向受拉钢筋配筋率的混凝土梁受弯性能进行了模拟分析。结果表明:混凝土梁的有限元计算结果与试验结果吻合较好,有限元数值分析可以有效的模拟再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能;再生砖粗骨料替代率和纵向受拉钢筋配筋率对混凝土梁的极限弯矩与跨中极限挠度影响显著,再生砖粗骨料影响系数k在配筋率为1.01¹.48%范围内时稳定较好。     

硫酸盐侵蚀作用下再生混凝土耐久性研究

为了研究不同再生粗骨料(RCA)取代率在干湿循环条件下对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,设计了再生粗骨料取代率为0、20%、50%与100%的4组配合比,分别检测混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度。同时采用电子显微镜扫描(SEM)和EDS技术,对硫酸盐侵蚀后再生混凝土微观结构变化及生成产物进行了分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀过程中,再生骨料掺量是影响再生混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度的重要因素。随着再生粗骨料的增加,再生混凝土经过硫酸盐侵蚀以后质量损失率增大,剩余相对动弹模量减小,抗压强度降低。再生粗骨料的掺入会削弱混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越大削弱效果越明显。     

再生混凝土吸水率与强度的相关性研究

为研究再生混凝土吸水率与强度的相关性,选用5~20 mm的再生粗骨料取代天然粗骨料,以再生粗骨料取代率为10%～100%(每10%为一组,共取10组)、3种不同水胶比(0.3,0.4,0.5)的再生混凝土设计试验方案,并选用普通混凝土(取代率0%)作为对照组。在试验组和对照组共同试验的情况下,探讨养护龄期、取代率、水胶比对再生混凝土吸水率与强度的影响规律。结果表明:当取代率保持在≤50%范围内,用再生粗骨料制作的混凝土抗压强度高并且吸水率较低;再生粗骨料取代率在20%附近时,再生混凝土吸水率最低,劈拉强度最高;再生混凝土吸水率和抗压强度这2个检测指标间存在对数关系;再生混凝土和普通混凝土的劈拉强度与吸水率之间也呈幂函数关系。以上结论为检测混凝土强度提供了新的思路和方法,在实际工程中具有重要的指导意义。     

混合再生骨料混凝土配制技术试验研究

以废弃砖骨料和废弃混凝土骨料混合使用替代天然骨料制备混凝土,即为混合再生骨料混凝土.试验研究再生砖骨料和再生混凝土骨料不同替代率条件下水灰比、砂率、用水量等因素对混合再生骨料混凝土立方体抗压强度的影响,总结得出混合再生骨料混凝土的最佳配合比和最佳成分比.