考虑骨料形状时混凝土氯离子扩散系数预测的数值方法

分析骨料形状对混凝土氯离子扩散系数的影响,提出考虑骨料形状时混凝土氯离子扩散系数预测的数值方法。结合计算机模拟技术和蒙特卡洛数值积分算法,获得了八边形骨料混凝土界面面积百分数,通过与2组实验结果比较,证实了该预测方法的有效性。     

三级配混凝土二维随机多边形骨料模型数值模拟

为了研究混凝土的细观力学性能,利用MATLAB自编程序建立混凝土多边形随机骨料模型,采用最大限定边长和最小限定边长控制多边形骨料生成,并将随机骨料模型导入Comsol软件,建立混凝土细观模型,最后对三级配混凝土轴拉破坏进行数值模拟分析。分析结果表明,该混凝土细观模型算法合理可靠、简单易行,数值计算结果与宏观混凝土轴拉试验结果相符。可为混凝土的非线性有限元分析及力学性能试验改进提供理论依据。     

试件尺寸和骨料粒径对混凝土强度的影响

本文主要探讨了二滩大坝混凝土试件尺寸和骨料粒径对强度的影响,并应用多元回归分析,定量地揭示了试件尺寸、骨料粒径、龄期和灰水比等诸因素对强度的影响。     

人工骨料和天然骨料对大体积混凝土性能的影响

针对3个同类型同规模工程的人工骨料和天然骨料的混凝土施工，对采用天然骨料和人工骨料的混凝土性能进行了分析，发现采用人工骨料混凝土的裂缝产生的可能性反应比天然骨料要小，从大量的试验和观测资料出发，分析了成因。     

大粒径骨料混凝土抗氯离子性能快速实验的电量综合法

在沿海的水利工程中,为降低混凝土温升,防止混凝土裂缝,通常采用大粒径骨料混凝土(最大粒径为40~80mm)。而目前的混凝土抗氯离子性能快速实验方法(电量法和RCM法等),通常限定骨料最大粒径为25mm,这对推广应用大粒径骨料抗氯盐高性能混凝土造成了很大障碍。为解决这一问题,华南理工大学建筑学院在电量综合法的基础上,提出了适用于大粒径骨料混凝土的抗氯离子性能快速实验的电量综合法,并通过实验研究确定了其评价指标。     

大粒径骨料混凝土抗氯盐性能评价试验研究

混凝土的抗氯盐性能评价方法是评价氯盐环境下混凝土耐久性的重要手段。由于受到试件尺寸的影响,常规的电量法和RCM法适用于最大骨料粒径不超过25 mm的混凝土。采用不同水胶比和不同胶凝材料组成、不同骨料粒径的混凝土进行了对比试验,研究了最大骨料粒径为20,63 mm的混凝土抗氯盐性能。通过对试验结果的分析,确定了最大骨料粒径为63 mm的混凝土抗氯盐性能的评价指标。     

任意形状混凝土骨料的数值模拟及其应用

提出了平面二维、空间三维任意形状混凝土骨料的模拟方法。通过一次性形成所有同级骨料的基骨料，再对所有的基骨料进行随机延拓，生成任意形状的随机骨料。提出的算法避免了逐个投放效率低、生成的骨料含量低的缺点。三维骨料任意形状的模拟中，假定同一级配中的骨料粒径呈正态分布，建立了以体积为标度的凸型骨料的生长模式和骨料凸性条件，根据多面体的每个面的面积是否大于限定面积，确定该面是否需要延拓，同时以延生点与延伸面以外的所有边界面组成的体积都应该大于零作为凸性限定条件。采用体积和测试法进行骨料的侵入判别。在此基础上研制了相应的二维骨料、三维骨料随机投放软件2D－RAS和3D－RAS。生成的数值混凝土二维骨料含量可达65％以上，三维骨料含量可达55％左右，基本可以满足全级配混凝土的生成需要。最后还对三维混凝土任意骨料形状的弯拉梁的破坏过程进行了初步研究，得出任意多面体骨料试件的极限承载力要大于圆球骨料试件，任意多面体骨料试件所对应的位移相对较大等结论。     

骨料与混凝土需水量的关系

骨料与混凝土需水量的关系齐国华（北京市第二水利工程处）混凝土需水量的含义是指混凝土在特定的稠度时，所需要的拌和水数量。需水量是混凝土配合比中的一个重要的参数，对混凝土的质量有着绝对重要的影响。影响混凝土需水量的因素很多，如水泥的需水量、骨料的需水量、...     

日吉坝混凝土骨料的调查和试验

日吉坝混凝土骨料的调查和试验［日本］及川拓治主题词砼重力坝，大坝砼，砼拌和，粗骨料，骨料质量，试验研究，日本日吉坝是淀川水系综合开发的一部分，目的是防洪、维持河床正常流态及确保京都府和皈神地区的居民生活用水。坝址位于淀川右岸支流桂川中游京都府船井郡日...     

混凝土三维随机凸型骨料模型生成方法研究

为了较好地模拟混凝土的细观结构,开展了混凝土三维细观随机骨料模型的算法研究,比较分析了骨料生长、相交的算法特点。以随机球形骨料模型为基础,以体积为标度,在前人的基础上,提出了一种新的混凝土三维凸型骨料的生长方式——射线延拓法和一种新的骨料相交判断方法——有约束非线性最优化方法,避免了骨料传统相交判断算法中的多重循环。采用分割-填充法,改善了骨料随机投放过程中的效率问题,使得建模更快捷、有效。     

氯离子在混凝土中的扩散性及其电化学测试方法

从物质的传质机理角度分析认为,氯离子在混凝土中的传质过程为扩散过程。按照Fick定律,利用电化学方法可测得交流阻抗谱,据此计算出氯离子扩散系数。同时分析讨论了溶液中其他离子存在时,计算公式的修正,以及在水头或荷载作用下,渗透和扩散的协同作用。     

荷载和环境共同作用下混凝土中氯离子传输的试验研究

荷载和环境作用影响着混凝土中的氯盐传输过程和混凝土结构的服役寿命。采用弹簧加载系统对8根钢筋混凝土梁施加极限抗弯承载力28%、22%、16%和10%的持续弯曲荷载,并测定混凝土梁跨中部位的局部应变;氯盐侵蚀试验在多功能人工模拟环境试验箱中进行,4根混凝土梁置于5%的Na Cl溶液并在环境温度为50℃下进行浸泡试验,其余4根钢筋混凝土梁在全自动干湿循环试验箱中进行干湿循环试验,干燥过程中环境相对湿度为60%。氯盐侵蚀60 d后对混凝土梁受拉区和受压区取粉分析氯离子浓度。结果表明:与未承受荷载混凝土试件的氯离子传输速率相比,拉应变达到526με时氯离子扩散系数达到未承受荷载时的2.4倍,压应变达到90με时氯离子扩散系数无明显改变,而当压应变达到175με时氯离子扩散系数降低为无荷载作用时的0.4倍,拉应力加速了氯离子的传输速率,而压应力在一定范围内能够抑制氯离子的传输;且干湿循环条件下混凝土的氯离子传输速率明显高于浸泡条件的混凝土。"拉应力+干湿循环"条件对氯离子的传输影响最大;混凝土局部应变与氯离子扩散系数的相关性较好,能够反映荷载作用对氯盐传输的影响。在一定应变范围内,氯离子扩散系数随拉应变的增大而提高,随压应变增大而降低。     

物质点法在椭圆骨料混凝土损伤模拟中的应用

为研究混凝土结构的宏观力学响应及损伤行为,应用物质点法这一新型数值方法对椭圆骨料混凝土进行数值模拟研究。基于蒙特卡罗模拟方法,考虑混凝土的细观结构,提出了一种构建随机椭圆骨料混凝土细观几何模型的方法。在该几何模型的基础上,进一步提出一种快速建立混凝土细观物质点模型的方法。分别以弹塑性损伤本构模型和弹性本构模型模拟砂浆和骨料的力学行为,采用开发的物质点法程序对混凝土数值模型进行了单轴拉伸及单轴压缩数值试验。结果表明,物质点法模拟所得的结果与设计规范及有限元结果相近。可见,物质点法为混凝土结构损伤行为的数值模拟提供了一条可行的途径。     

再生混凝土力学性能提升技术与应用

针对大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化及天然骨料资源日益缺乏的问题,通过配制不同强度等级和不同再生骨料掺量的再生混凝土,并结合锡澄运河三级航道整治工程对再生混凝土力学性能及其提升技术进行试验研究。结果表明:再生骨料的掺量对C35及以下中低强度混凝土力学性能影响较小,而对C40及以上中高强度混凝土有较大影响,随再生骨料掺量的增加,再生混凝土力学性能降低;通过合理选用再生骨料级配、与天然骨料复掺、对再生骨料进行强化以及优化配合比参数等措施能提升混凝土力学性能;锡澄运河三级航道整治工程实际应用取得了很好的技术经济效益。     

浅谈塑性混凝土防渗墙在花山水库除险加固工程中的应用

塑性混凝土防渗墙是一种塑性墙体结构,具有一定的抗压强度和抗渗能力,有较低的弹性模量,并可人为地控制,抑制渗漏、管涌等。塑性混凝土防渗墙不仅能有效截断坝(土)体的渗透水流和降低坝(土)体中渗透坡降,还能承受一定的垂直和水平荷载,能适应周围坝(土)体变形、地基变形,大大减小墙体内应力,避免墙体开裂,且可节约水泥,降低工程防渗造价,效果显著。     

混凝土骨料随机分布的分形研究及其对破坏特性的影响

混凝土的破坏特性和损伤破坏形态具有明显的离散性和随机性,骨料的随机分布形态是重要的影响因素之一。但是对骨料分布的量化表征一直是比较棘手的问题。在假定混凝土是由骨料、砂浆及两者之间的界面组成的三相复合材料基础上,建立了细观混凝土力学模型。对36组不同骨料分布形式下的混凝土试件的单轴拉伸力学行为进行了数值研究,并利用盒维数和多重分形谱表征骨料分布,研究其随机分布规律以及对混凝土破坏特性的影响。发现多重分形谱较盒维数可以更好地提取局部细节特征,为骨料分布的量化研究提供了一种新的方法。进而统计分析了骨料分布多重分形谱谱宽与拉伸强度、软化段曲线（脆性）和裂纹分布盒维数的相关关系,研究表明骨料分布多重分形谱谱宽与拉伸强度和脆性呈反相关关系,与裂纹分布盒维数成正相关关系,即骨料分布多重分形谱谱宽越小,骨料分布越均匀,峰值应力越大,脆性越明显,裂纹扩展越规则,裂纹分布盒维数越小。该研究有助于加深对混凝土破坏特性和开裂破坏形态的认识。     

细观分析方法在混凝土物理/力学性质研究方面的应用

混凝土是典型的准脆性复合材料,其物理及力学性质取决于两种主要组成材料,即粗骨料和硬化水泥砂浆以及两者间的粘结作用。简言之,需要从其微/细观角度来把握混凝土材料的宏观物理及力学性质。本文阐述和讨论了细观尺度分析方法在混凝土静、动态力学性能及破坏机制,混凝土材料及钢筋混凝土构件层次的尺寸效应,以及氯盐环境下混凝土应力腐蚀行为(包括:氯离子传输行为及钢筋锈胀引发的保护层断裂破坏行为)数值研究方面的应用进展。最后对其未来发展的一些方向和有待进一步研究的问题作了总结。     

混凝土氯离子扩散性能影响试验等效数值模拟

针对混凝土中氯离子扩散的问题,拟通过混凝土骨料含量和界面体积分数对氯离子扩散的影响效果进行研究。将混凝土视为由骨料、界面区和砂浆所组成的三相复合材料,利用MATLAB软件建立混凝土粗骨料随机模型。把模型导入COMSOL软件,通过设定不同骨料含量和界面体积分数以探究其对氯离子扩散的影响。同时借助试验设计(DOE)的方法验证了模型的重复性和再现性,进而确定了其模拟精度;通过与试验数据的对比分析,验证了该方法的有效性。开展粗骨料含量和界面体积对混凝土氯离子渗透性能影响的模拟试验,结果表明:氯离子在混凝土中的扩散受骨料含量和界面体积分数的影响;骨料含量的增加抑制了氯离子的扩散性能,表现为骨料的曲折效应:当混凝土骨料体积分数由0上升到60%时,氯离子最终扩散深度分别下降18. 9%,32. 8%和55. 6%;界面区厚度的增加加速了氯离子的扩散性能,表现为界面效应:当骨料含量为60%时,其氯离子扩散深度增加了30. 3%;研究成果对海工混凝土耐久性具有参考价值。