再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验

完成了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力-应变全曲线形状、弹性模量、峰值及极限应变的影响.研究表明：再生混凝土的应力-应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似,但曲线上各特征点对应的应力和应变值不同;再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土的;再生混凝土的峰值应变与峰值应力大于普通混凝土的.     

三轴受压状态下再生混凝土强度与变形性能试验研究

为了研究三轴受力状态下再生混凝土强度随再生粗骨料取代率的变化规律,通过RMT-150C对三种强度等级(C20、C30、C40)五种再生粗骨料取代率(0、30%、50%、70%、100%)的混凝土φ50 mm×100 mm圆柱体进行三轴抗压强度压缩试验,分析了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土三轴强度、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响.试验结果表明:再生混凝土试件与普通混凝土试件的破坏形态相似,但再生粗骨料与普通粗骨料最后的破坏形态差异较大;C20混凝土随再生粗骨料取代率的增大,其峰值应力先增大后减小,且取代率为50%时再生混凝土峰值应力最大,约高于普通混凝土的10%;C30混凝土的平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加,其变化规律不明显,但再生混凝土的平均峰值应力均低于普通混凝土的;C40混凝土平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加而降低,当取代率为100%时,再生混凝土平均峰值应力约低于普通混凝土的15%.在三轴应力状态下,再生混凝土受压应力-应变全曲线的形状与普通混凝土的相似.     

泡沫混凝土的单轴抗压力学特性研究

制备了3种不同密度的泡沫混凝土,在4种龄期阶段对不同密度的泡沫混凝土的压缩力学性能进行了测试.研究了龄期、密度对泡沫混凝土单轴受压的应力-应变曲线的影响,在此基础上提出了考虑龄期、密度影响下的泡沫混凝土单轴抗压应力-应变关系表达式.表达式均采用多项式,最高次为4次.研究结果表明:在单轴压缩下泡沫混凝土的峰值应力随龄期的增加而增大,密度大的峰值应力增长速率要高,尤其在低龄期时最为明显,但泡沫混凝土随着龄期的增加,峰值应力增长速率是降低的;密度为400～800 kg/m3的泡沫混凝土龄期从3～28 d峰值应力增加了2倍左右,范围在0.2～3.5 MPa之间.     

硫酸盐侵蚀与干湿循环下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐环境下混凝土单轴受压应力-应变关系,对质量分数为10%的Na_2SO_4,10%的MgSO_4溶液中干湿循环作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液种类对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及应力-应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析.结果表明:混凝土应力-应变曲线随侵蚀时间增加呈现扁平,整体右移,硫酸镁溶液中侵蚀300d后损伤层应力-应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象.峰值应力在侵蚀前期下降缓慢,在侵蚀240d后快速下降;弹性模量呈现先增大,后降低趋势;峰值应变在侵蚀240d后快速增加,硫酸镁溶液中峰值应变增长较快.通过回归分析,建立了硫酸盐侵蚀与干湿循环作用下混凝土单轴受压应力-应变全曲线方程,并得到了损伤层混凝土应力-应变方程的确定方法.     

硫酸盐与冻融环境下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐与冻融环境下混凝土单轴受压应力—应变关系,对水中和质量分数为5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液中冻融作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液与冻融循环对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及单轴受压应力—应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析。结果表明：混凝土应力—应变曲线随冻融时间增加逐渐趋扁平,整体右移,硫酸盐溶液中冻融300次后的混凝土应力—应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象。随着冻融次数增加,混凝土峰值应力、弹性模量不断下降,峰值应变逐渐增加,硫酸镁溶液中混凝土表现更明显,混凝土抗冻性最差。通过回归分析,建立了硫酸盐与冻融循环作用下混凝土单轴受压应力—应变全曲线方程,并得到了不同冻融次数下损伤层混凝土峰值应力的确定方法。     

纤维增强泡沫混凝土的力学强度及吸水性能

以普通硅酸盐水泥和动物蛋白发泡剂为基材,制备了泡沫混凝土,研究了：试样强度随水灰比、干密度、纤维长度、纤维类型的变化规律;单轴受压下应力应变全曲线;试样微观泡孔分布以及吸水性能的变化。结果表明,素泡沫混凝土和纤维增强泡沫混凝土的抗压强度均随孔隙率增加呈指数减小,水灰比对抗压强度的影响随纤维添加量、孔隙率的不同而不同。短丝纤维对强度的提升优于长丝纤维,网状纤维对强度的改善优于丝状纤维;纤维泡沫混凝土应力应变全曲线包括上升、下降和峰后三段,与素泡沫混凝土相比,其峰值应力对应的峰值应变减小,而弹性模量和残余应力均大幅增加;大直径泡孔占比随纤维添加量增加而降低,添加纤维提升了试样的吸水性能。     

矸石混合骨料混凝土力学特性及孔隙结构试验研究

为研究煤矸石取代率对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,测定矸石混合骨料混凝土的立方体抗压应力-应变全曲线及内部孔隙结构,分析煤矸石取代率对矸石混合骨料混凝土的抗压强度、应力-应变全曲线形状、特征参数和内部孔隙结构变化特征规律。随煤矸石取代率增加,矸石混合骨料混凝土立方体抗压强度呈先上升后下降的趋势,劈裂抗拉强度呈现下降趋势;指数函数关系式较高精度表述不同取代率与劈裂抗拉强度的关系;通过峰值应力、应变和弹性模量等力学参数确定最优取代率为60%;随着取代率增加,混凝土内部微小孔隙总体积占总孔隙体积增加,大、中孔隙体积占总孔隙体积减少,浮石和煤矸石本身材料性质具有使混凝土内部孔隙增多的缺点,而煤矸石和浮石混掺减少了内部孔隙,优化了孔隙结构。     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

页岩陶粒混凝土单轴受压力学性能研究

为研究应变速率对页岩陶粒混凝土的受压力学性能的影响,以某实际桥梁桥面铺装工程为背景,开展了页岩陶粒混凝土立方体试样的单轴受压力学性能研究。以页岩陶粒取代率和应变速率为变化参数,制作了5种不同页岩陶粒取代率的混凝土立方体试样,采用多种不同的应变速率分别对不同的试样进行单轴压缩试验,对5种混凝土的试验结果进行对比分析。结果表明：5种混凝土的峰值应力都随着应变速率的增加而增加。页岩陶粒取代率、应变速率和动态强度因子三者之间呈对数关系,随着页岩陶粒取代率的增加混凝土峰值应力的提高幅度先减小后增大。当混凝土中页岩陶粒的取代率为100%时,混凝土的弹性模量受应变速率的影响最显著。     

硫酸盐腐蚀后混凝土单轴受压本构关系

为了研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土力学性能的变化,对受硫酸盐腐蚀的普通混凝土进行单轴受压实验.通过实验室加速腐蚀的实验方法,测定不同腐蚀时期的混凝土的应力应变全曲线,研究受腐蚀混凝土应力-应变曲线上的几个特征值(峰值应力及应变、弹性模量、割线模量、拐点应力及应变、收敛点应力及应变)随腐蚀程度变化的规律,对腐蚀后混凝土的应力应变全曲线进行拟合.结果表明:随腐蚀的进行,混凝土峰值应力、弹性模量先增加后减小,而峰值应变是先稍微有所减小,而后急剧增大;该实验条件下获得了受腐蚀后混凝土应力应变曲线上各特征值与峰值应力fc′的关系式,建立了曲线上升段参数αa的数学表达式.可以以受腐蚀混凝土的强度为基本参数,分别求解受腐蚀混凝土峰值应变、弹性模量,上升段曲线拟合参数、拐点应力以及收敛点应力.从而得到受腐蚀混凝土一系列的力学参数和本构关系.     

陶粒预湿对混凝土力学性能影响研究

陶粒吸水返水特性对混凝土的力学性能有重要影响。文章采用两种不同程度的预湿陶粒配制混凝土,进行立方体抗压实验、立方体劈拉实验、长方体弹性模量试验。试验结果表明：陶粒的孔隙率大小直接影响着陶粒的预湿程度和吸水率,吸水率大的陶粒会导致混凝土实际水灰比增大,降低了混凝土抗压强度,但劈拉强度和弹性模量变化趋势却不尽相同。     

基于试验二维随机骨料再生混凝土抗压强度研究

制作42个再生混凝土立方体试块并测试其立方体抗压强度,基于二维随机骨料理论推导符合试验用粗骨料级配的二维骨料分布曲线,生成二维随机骨料混凝土有限元模型模拟其抗压强度并与试验结果进行对比.结果表明：再生混凝土抗压强度总体上随再生粗骨料取代率的上升而降低,但再生粗骨料取代率为50%时,试验与有限元模拟结果均存在强度升高的变异现象.随着再生粗骨料取代率的上升,再生混凝土抗压强度峰值应力对应的平均应变有所延后.     

早龄期混凝土力学性能试验及其单轴本构模型

为了研究早龄期混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹性模量以及单轴受压应力应变曲线的规律,进行了系统的加载试验和试验数据分析.总结了早龄期阶段力学指标随龄期的变化规律以及与立方体抗压强度之间的换算关系,通过拟合相关参数,提出了分段式的受压应力应变全曲线拟合公式,拟合结果与试验数据吻合较好.试验结果表明,早龄期C40混凝土的强度和弹性模量随着龄期非线性增长,7 d是增长变化的分界时点;随着龄期的增长,峰值应变减少,脆性变大;早龄期C40混凝土的单轴受压应力应变曲线与充分养护龄期混凝土形状相似.     

风积沙混凝土轴心受压力学性能研究

试验设计风积沙和粉煤灰内掺替代等质量的河砂及水泥,制备了10组风积沙-粉煤灰混凝土,进行60d风积沙-粉煤灰混凝土轴心抗压试验,开展风积沙-粉煤灰混凝土轴心受压破坏形貌、微观结构、应力-应变关系、轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比等内容的试验研究。结果表明：弹性阶段各掺量风积沙混凝土应力-应变曲线基本趋于一致,进入弹塑性阶段后,风积沙混凝土较基准混凝土应力增长较快,混凝土脆性增加。轴心抗压强度、弹性模量及泊松比随风积沙掺量增加呈现先增大后减小的变化趋势,随粉煤灰掺量增加在降低。最后,对过镇海经典模型上升段本构参数A进行二次演化,建立了本构参数与轴心抗压强度和风积沙掺量之间的演化模型,得出风积沙混凝土应力-应变上升段本构方程。     

Unified analytical stress- strain curve for quasibrittle geomaterial in uniaxial tension, direct shear and uniaxial compression

Considering strain localization in the form of a narrow band initiated just at peak stress, three analytical expressions for stress - strain curves of quasibrittle geomaterial （such as rock and concrete） in uniaxial tension, direct shear and uniaxial compression were presented, respectively. The three derived stress - strain curves were generalized as a unified formula. Beyond the onset of strain localization, a linear strain-softening constitutive relation for localized band was assigned. The size of the band was controlled by internal or characteristic length according to gradient-dependent plasticity. Elastic strain within the entire specimen was assumed to be uniform and decreased with the increase of plastic strain in localized band. Total strain of the specimen was decomposed into elastic and plastic parts. Plastic strain of the specimen was the average value of plastic strains in localized band over the entire specimen. For different heights, the predicted softening branches of the relative stress- strain curves in uniaxial compression are consistent with the previously experimental results for normal concrete specimens. The present expressions for the post-peak stress - deformation curves in uniaxial tension and direct shear agree with the previously numerical results based on gradient-dependent plasticity.     

混凝土SHPB试验的数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,运用HJC本构模型,对混凝土试件的SHPB试验进行数值模拟,重构了混凝土在低、中、中高以及高应变率下的应力应变曲线,并且对试件的破坏形态进行了模拟。研究表明,HJC模型可以很好地模拟混凝土材料的力学性能,重构的应力应变曲线在曲线形态和峰值应力上均与SHPB试验拟合良好,数值模拟得到的混凝土的破坏形态也与SHPB试验一致,确定该强度混凝土材料HJC本构模型材料参数的方法具有通用性。     

碱矿渣陶粒混凝土基本性能试验研究

为了解决碱矿渣胶凝材料收缩过大限制其应用的问题,将陶粒和陶砂掺入碱矿渣胶凝材料中形成碱矿渣陶粒混凝土.完成了252个碱矿渣陶粒混凝土试件的试验,考虑了水灰比、砂率、粉煤灰质量分数、水玻璃模数、氧化钠质量分数等关键参数对碱矿渣陶粒混凝土抗压强度和干缩率的影响.试验结果表明,碱矿渣陶粒混凝土的28d边长为100 mm立方体的抗压强度为45~55 MPa,碱矿渣陶粒混凝土的28 d干燥收缩率为1.8×10~(-4)~4.4×10~(-4).当水灰比、粉煤灰质量分数、水玻璃模数、氧化钠质量分数增大时,抗压强度减小,干缩率增大;砂率增大时,抗压强度增大,干缩率减小.