掺再生塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能研究

将塑料废物制成塑料颗粒掺入混凝土中,不仅能减少环境污染减低能耗,而且能提高混凝土的韧性。为探究含塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能,通过改进的霍普金森压杆试验研究了塑料颗粒掺量对自密实混凝土的破坏形态、应力应变曲线、峰值应变、动态抗压强度以及能量耗散密度的影响。结果表明:塑料颗粒自密实混凝土的破坏形态更加有韧性,应力应变曲线有更大的峰值应变和更长的峰后反应,动态抗压强度随塑料掺量的增加而显著减小,能量耗散密度随塑料颗粒掺量的增加呈降低趋势,但存在最优塑料掺量,使得塑料颗粒自密实混凝土相对普通混凝土有更高的冲击韧性。     

冻融循环对钢纤维混凝土动力性能的影响研究

通过对冻融循环劣化后的钢纤维混凝土试件进行动态三轴压缩试验,分析了冻融循环及钢纤维掺量对混凝土轴向极限抗压强度、轴向峰值应变和应力-应变曲线的影响。结合扫描电子显微镜(SEM)分析冻融前后钢纤维混凝土的微观结构。目的在于探明冻融循环对钢纤维混凝土动态力学性能的影响规律,为寒冷地区钢纤维混凝土在实际工程中的应用提供理论参考。结果表明:增加冻融循环次数导致轴向极限抗压强度下降且100次冻融循环后下降速度明显增大,而轴向峰值应变基本呈线性增大。应变速率的增加导致轴向极限抗压强度增大且轴向峰值应变逐渐减小。冻融循环破坏了钢纤维混凝土内部结构,导致应力-应变曲线包围面积减小,钢纤维混凝土吸收能量的能力降低。钢纤维掺量对冻融劣化后混凝土动力性能影响较大,本试验中1%的钢纤维掺量下冻融劣化后混凝土最优。SEM微观结构揭示了钢纤维增强混凝土抗冻性的强化机理,以及过量掺入钢纤维对抗冻性的弱化机理,与宏观试验结果一致。     

膨胀剂对早龄期钢纤维混凝土动态压缩性能影响试验分析

采用SEM和XRD微观试验方法研究HCSA膨胀剂成份,利用分离式SHPB试验技术,对不同膨胀剂掺量下3d和7d龄期钢纤维混凝土进行动态单轴压缩性能试验。膨胀剂掺量为8%时,补偿收缩钢纤维混凝土峰值动态抗压强度最高;3d龄期混凝土应力应变曲线有明显的分段性,主要分为弹性压缩阶段、弹塑性压缩阶段和塑性破坏阶段;7d龄期混凝土应力应变曲线中峰值应力凸显;随着冲击气压的增大,试件破坏的离散性增强,但掺入钢纤维后,利用其空间约束效应,使得混凝土破碎块度的尺寸较大。更多还原     

加卸荷条件下大理岩变形特征及能量演化

为揭示深埋大理岩在不同应力路径下的变形特征和能量演化特征,基于大理岩的常规三轴试验和卸荷三轴试验,分析了大理岩变形破坏过程中变形和能量演化的围压效应和应力路径影响。结果表明:大理岩在加卸荷条件下均表现出显著的围压效应;卸荷条件下大理岩的损伤扩容应力阈值和峰值强度较加载条件下的低;加载应力路径下能量耗散阶段占比更大,卸荷应力路径下能量聚集阶段占比更大;加卸荷条件下损伤扩容点对应的总能量和弹性应变能与围压具有良好的线性关系;针对峰值应力对应的总能量、弹性应变能及耗散能,加载应力路径下其均与围压具有正线性关系,而卸荷应力路径下均与围压成指数关系。基于以上结论,提出了确定大理岩破坏点的定量方法,结合应力-应变关系曲线,有效地解决了高围压作用下大理岩破坏点难以确定的问题,为深埋洞室围岩的稳定性分析提供依据。     

循环弯曲荷载作用下UHPC疲劳裂纹扩展行为研究

为了表征UHPC疲劳裂缝扩展行为,通过数字图像相关法(DIC),定量分析了不同体积掺量钢纤维对UHPC在不同应力水平下裂纹口张开位移、裂纹尖端应变和裂纹扩展长度的演变规律。试验结果表明：光滑、连续的对数函数,可以表征演化裂纹长度与加载循环次数之间的关系。根据对数函数的一阶导数确定了不同UHPC试样的裂纹扩展速率。在含有0.5%纤维体积分数(V_f)的UHPC中发现约20 mm的临界裂纹长度,而在0.80、0.75、0.70和0.65的应力水平下,其他试样(V_f=1.0%、1.5%和2.0%)的临界裂纹长度接近60 mm。通过DIC获得了应变图,在纤维体积分数分别为0.5%和1.0%的UHPC试样中,沿y方向的裂纹扩展没有明显变化,而含有纤维体积分数为1.5%和2.0%的试样中,应变倾向于45°的裂纹发展。随着应力水平的降低和钢纤维钢筋含量的增加,裂纹扩展稳定阶段的裂纹扩展速率降低,可为提高疲劳寿命提供有效手段。     

纤维混掺超高性能混凝土抗冲磨与拉伸性能研究

为明确钢纤维-聚丙烯(PP)/聚乙烯醇(PVA)纤维混掺对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)抗冲磨和拉伸性能的影响,本文通过PP/PVA纤维与钢纤维混掺、长短PVA纤维混掺等方式,研究了UHPC抗冲磨性能,阐明了纤维混掺提升UHPC抗冲磨强度的作用机制;研究了不同掺量PVA纤维与钢纤维混掺对UHPC拉伸性能的影响,测试了UHPC拉伸应力-应变曲线,分析了纤维混掺对UHPC拉伸断裂能的影响。结果表明：在1.0%钢纤维的基础上添加0.2%~1.0%的PP/PVA纤维,能进一步提高UHPC的抗冲磨强度;纤维掺量相同时,钢-PP纤维混掺UHPC的抗冲磨性能整体上略优于钢纤维UHPC、钢-PVA纤维混掺UHPC和长短PVA纤维混掺UHPC;长短PVA纤维混掺时,长短纤维体积比为3∶1时UHPC抗冲磨强度最高。钢-PVA纤维混掺UHPC拉伸应力-应变曲线表现为应变软化,钢-PVA纤维混掺UHPC较钢纤维UHPC的抗拉强度略低,钢纤维比钢-PVA混掺纤维能更好地抑制微裂缝的萌生与扩展。     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标( 总能量、弹性应变能及耗散能) 的充填效应。研究结果表明: 节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大; 完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段; 完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标(总能量、弹性应变能及耗散能)的充填效应。研究结果表明:节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大;完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段;完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

含初始损伤冻结砂岩动态破坏机理及损伤本构关系

为掌握白垩系冻结砂岩动态压缩破坏机理,借助分离式霍普金森压杆对-30 ℃饱水砂岩开展不同应变率单轴冲击试验,结果表明:冻结砂岩动态损伤经历“线弹性变形、微裂纹演化、裂隙非稳定扩展、应变软化”4个阶段,损伤来源于初始宏细观缺陷与新生裂隙的交互演变,动态增长因子变化表明砂岩强度和变形的应变率强化效应显著;初始损伤由宏细观缺陷累加构成,不同尺度损伤缺陷耦合形成动态总损伤;单轴冲击压缩下岩石损伤演化呈正交异性,基于各向同性方程修正得到砂岩动态损伤本构关系,临界损伤是具备初始损伤、动弹性模量、动态抗压强度及峰值应变等指标特性的综合量;理论结果与试验曲线吻合良好,决定系数均＞0.910,能较好反映冻结砂岩峰前段强度特征。     

含白云石粗骨料超高性能混凝土的性能试验研究

为了降低超高性能混凝土(UHPC)中水泥等胶凝材料的用量,掺入白云石粗骨料(CDA),制备了含CDA的UHPC,并探讨了粗骨料含量和钢纤维体积掺量对UHPC抗压强度、弯曲强度、弹性模量、单轴拉伸性能以及耐磨性能的影响。结果表明:随着CDA含量的增加,UHPC弹性模量的显著提升,而抗压强度和弯曲强度则先上升后下降;钢纤维体积掺量的增加,增大了含CDA的UHPC的抗压强度、初裂强度、峰值强度和断裂耗能,降低了试件历经磨损后的质量损失和磨损深度,优化了其单轴拉伸性能和耐磨性能;当CDA含量为200 kg/m³、钢纤维体积掺量为1.5%时,制备的UHPC各项性能综合最佳。研究成果可供超高性能混凝土研究人员参考。     

准动态单轴压缩中类岩材料波速变化试验研究

为了解岩石内部的损伤程度和微裂纹发展状况,对单轴准动态荷载下石膏试样应力状态和纵波速度的关系开展了试验研究。在轴向荷载作用下,分别对石膏试样的纵向和横向进行了声波测试。结果表明：低强度石膏试样的应力声速曲线特征明显,其峰值后曲线可以划分为4个阶段,各阶段声速变化与试样的损伤破坏相一致,与应力应变曲线的各变化阶段也能很好对应,且试样的应力波速关系在轴向和横向表现出相似的变化特征。石膏试样的损伤阈值出现在应力为抗压强度60%~80%时,从应力应变曲线看,损伤阈值出现在试样由弹性变形向塑性变形转变的阶段。     

胶凝粗粒土强度及损伤特性探讨

通过对胶凝粗粒土进行单轴和三轴压缩试验,分析胶凝掺量和围压对材料强度特性的影响,以Weibull统计损伤模型为基础,进而探讨围压及胶凝掺量对损伤发展的影响。试验结果表明:胶凝粗粒土的单轴抗压强度和变形模量随胶凝掺量的增大而增大,随胶凝掺量的进一步增大,强度及变形特性敏感性降低;三轴压缩试验的结果显示,随围压的增大,抗剪强度增长较快,应力-应变曲线形态呈现出应变硬化特性;胶凝掺量的增加,对粘聚力c值影响显著,对内摩擦角值影响不明显;围压越大,材料宏观破坏时达到的损伤量越大;胶凝材料掺量越高,相同应变下材料损伤量越小,达到宏观损伤破坏时对应的应变量越大。     

钢纤维混凝土动态性能的初步试验研究

对C30、C40两种基体强度，钢纤维体积率分别为0、19／5、2％、49／6、69／6的钢纤维混凝土进行了常三轴动态试验，围压值分别取0、0．2、0．3、0．4、0．6、0．8倍的基体抗压强度．试验研究发现，随着围压值的增加，钢纤维混凝土的峰值应力显著增长，峰值应力处的应变有较大幅度地增加，动态割线模量有一定的提高，且应力应变曲线的峰值部位逐渐抬高，变得平缓和丰满．     

掺合料土体冻融循环试验下三轴剪切强度特性分析研究

针对河道工程中土体三轴力学特征开展分析研究,获得了冻融循环次数、糯米浆掺量分别与土体峰值偏应力为负相关,掺入糯米的浆土体峰值偏应力均高于纯土体,围压增大,可抑制糯米浆掺量对土体应力削弱效应;相同糯米浆掺量、密度的试样弹性压密点应变为一致,其中以糯米浆掺量5%为最大,达2.6%。研究了峰值偏应力随糯米浆密度为先增后减变化,相同条件下密度1.02g/cm3、1.06g/cm3时的峰值应力分别为密度1.04g/cm3的77.2%、87.2%;围压不仅可促进偏应力增长,且高围压作用可弥补冻融循环效应对土体物理损伤效应。分析得出掺合料土体抗剪特征参数均高于纯土体,糯米浆密度1.04g/cm3试样的黏聚力最大,黏聚力随冻融循环次数增加而递减,循环10次、15次相比循环5次分别降低了14.3%、23.8%;糯米浆密度、冻融循环次数对试样内摩擦角影响均较小。研究成果为水利工程中掺合料土体强度设计提供参考。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

渠道防渗混凝土三轴力学破坏特性试验研究

文中利用混凝土材料三轴试验系统,针对前海灌区渠道水工混凝土防渗材料开展力学破坏实验研究.分析研究了混凝土试样三轴应力应变特征与加载速率之间关系,以及围压对混凝土试样三轴力学特征影响特性,分析得出:高加载速率可提升三轴强度,无机材料掺率或砂率愈大,则加载速率促进强度增长效应愈显著;峰值应变随无机材料掺率增大,但随砂率为先增后减变化;三轴强度、峰值应变均与围压为正相关关系,但水胶比参数降低,则围压促进强度增长幅度及峰值应变增长幅度均减小.研究成果可为农业灌区水利工程中混凝土材料设计应用提供重要参考.     

碳纤维、钢纤维混凝土低周抗压疲劳特性的试验研究

本文研究了素混凝土、碳纤维混凝土和钢纤维混凝土在轴压疲劳荷载下的破坏机理，试验研究了碳纤维、不同品种钢纤维、纤维掺量、加载应力水平对于疲劳寿命及能量吸收的影响规律，探讨了疲劳累积损伤特性。研究表明：在较低的应力水平下纤维混凝土的疲劳寿命、能量吸收值均比高应力水平时明显增大。     

真三轴试验下真实应变对塑性混凝土应力 －应变特性的影响

目前国内外学者对于塑性混凝土的研究工作大部分都是基于其小应变假定的基础上进行的, 为了分析塑性混凝土大极限应变对其应力－应变特性的影响,设计了4组塑性混凝土配合比及12个围 压环境进行真三轴试验。研究了塑性混凝土的峰值强度及峰值后曲线特征。结果表明:小应变假定和 真实应变下峰值强度与围压环境的相对变化关系一致,当第三主应力相同时,塑性混凝土的峰值强度随 第二主应力的增大而增大,但增幅越来越小;当膨润土掺量为零时,小应变假定和真实应变下应力－应 变峰值后曲线特征一致,呈现近似塑化或理想塑化特征;当膨润土掺量不为零时,真实应变下塑性混凝 土应力－应变曲线峰值后出面明显下降段,出现明显峰值点。     

原始损伤性片麻岩变形破坏中的能量特征分析

为探究不同初始损伤状态片麻岩在载荷作用下能量变化特征,取某隧道工程岩样进行单轴试验和三轴试验。对各试验岩样的应力-应变曲线特征进行分析,并对能量随应变的演化规律进行研究,结果表明:原地应力环境对试件性质影响较大;三轴试验条件下,岩石的能量演化规律可分为3个阶段,即稳定二次增长阶段、稳定破裂阶段及加速破裂阶段;损伤程度较高的片麻岩弹性能储存能力较弱,峰前扩容更明显,破裂位置更多;裂隙压密岩石弹性能储存比例高,脆性破坏更明显;卸围压过程中整体能量释放速率大于理论弹性能释放速率时,将造成卸荷损伤,使得岩石强度降低。该研究丰富了损伤性岩体的能量演化特征认识,并为片麻岩岩体工程建设提供了新的分析思路。     

不同养护条件下钢纤维混凝土力学性能试验研究

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型复合材料。基于试验,研究分别在水和质量浓度为5%的NaCl溶液2种养护条件下,不同钢纤维掺量的混凝土试件在一定养护时间内的抗压强度及轴压应力-应变曲线。试验结果表明,混凝土抗压强度随养护龄期的增长而增大,相比在5%NaCl溶液中养护,在水中养护的钢纤维混凝土抗压强度更高。总体来说,混凝土在掺入钢纤维后抗压强度降低,但延性更好,能有效阻止混凝土内部微小裂缝的扩大延伸及大裂缝的生成,在一定程度上证明掺入钢纤维对混凝土抗氯盐侵蚀有利。