再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线研究

为了得到不同再生轻骨料取代率对再生轻骨料混凝土的轴心抗压强度及应力-应变关系曲线的影响规律,以取代率为变化参数,设计了5组棱柱体试块进行轴压试验,测得了试块的轴心抗压强度以及应力-应变全曲线.研究了再生轻骨料占粗骨料的比例对再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线、轴心抗压强度、峰值应变以及极限应变的影响.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的破坏过程和破坏形态与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的应力-应变全曲线总体轮廓与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的峰值应变和极限应变比普通混凝土小;随着再生轻骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土试块的轴心抗压强度逐渐降低.     

我国轻骨料及其混凝土和制品生产、应用综述

轻骨料是一种堆积密度小于或等于1100 kg／m3的粗轻骨料(粒径Φ5-20mm)和堆积密度小于或等于1200 kg／m3的细轻骨料(粒径Φ小于5mm)的总称。按轻骨料的来源不同,可分为人造轻骨料(陶粒)、天然轻骨料(浮石、火山渣等)、工业废渣轻骨料(煤渣、自燃煤矸石、膨胀矿渣等)3类。人造轻骨料(陶粒)根据所用主原料的不同可分为粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒等,根据陶粒的密度和强度可分为超轻陶粒(堆积密度小于或等于500 kg／m3,陶粒混凝土强度5-15MPa)、普通陶粒(堆积密度500-700kg／m3,陶粒混凝土强度15-35MPa)、高强陶粒 (堆积密度700-900 kg／m3,陶粒混凝土强度30-60MPa)3类。     

湿筛混凝土动态受压力学性能及破坏形态细观数值模拟

湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响,从细观角度出发,运用颗粒流离散元软件PFC^2D建立湿筛二级配混凝土细观数值试件,根据拟静态单轴压缩(应变速率10^-5 s^-1)试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数,进而开展应变速率为10^-4 s^-1、10^-3 s^-1、10^-2s^-1的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明,不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近,峰值应力随着应变速率的增加而增大,增长率为7.3%～37.9%,峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好,随着应变速率的增加,裂缝数量不断增加,裂缝分布趋于均匀,裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外,随着应变速率的增加,数值试件内部...     

掺橡胶颗粒轻集料混凝土力学性能的试验研究

为了研究橡胶颗粒等体积替换轻集料混凝土中河砂对轻集料混凝土力学性能的影响,对20组共60个试件在替换率为10％、20％和30％时的力学性能进行了试验,测得不同替代率的轻集料混凝土的表观密度、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量、轴心抗压强度以及棱柱体单轴受压应力-应变曲线,并对试验结果进行了分析.试验结果表明:轻集料混凝土的表观密度、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量和轴心抗压强度随着橡胶颗粒替代率的提高而降低,棱柱体单轴受压应力-应变全曲线的峰值应变随着橡胶颗粒替代率的提高不断增大,峰值应变后曲线随着替代率的提高越发趋于平缓,抗压破坏模式由脆性破坏转变成延性破坏.     

塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究

通过研究不同水胶比、塑钢纤维掺量和轻骨料种类对塑钢纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线影响,得到了各影响因素对全曲线的影响规律.研究结果表明:随着水胶比的增大,塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线的峰值应力有不同程度的降低,但峰值应变稍微增大,韧性和延性有所提高;而塑钢纤维轻骨料混凝土轴心抗压强度随着塑钢纤维掺量的增加先增大后减小,其随着筒压强度的提高峰值应力呈增大趋势.     

粉煤灰陶粒轻骨料混凝土循环受压力学性能试验研究

以强度等级、陶粒预湿时间为变量,设计制作6组陶粒轻骨料混凝土试件进行循环轴压试验,研究粉煤灰陶粒混凝土的力学性能.试验观察了试件破坏形态,获取了试件全过程应力-应变曲线及力学特征参数,深入分析了混凝土强度等级、陶粒预湿时间对陶粒轻骨料混凝土峰值应力、塑性应变、刚度退化及能量耗散的影响规律.研究结果表明:陶粒轻骨料混凝土在循环荷载作用下主要发生竖向劈裂的脆性破坏;随着陶粒预湿时间的增长,试件峰值强度有所提高,但增幅不大;试件塑性应变随循环加载次数增加而增长,混凝土强度等级、骨料预湿时间对其影响不大,采用了幂函数对标准化塑性应变与标准化循环峰值应变的关系进行了拟合,效果良好;轻骨料强度等级越高,刚度退化过程越为缓慢,能量耗散降低;循环加载末期,所有试件能量耗散随着加载次数增加而呈幂函数形式降低.     

不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

轻骨料混凝土早期力学性能的试验研究

本文以内蒙古东部区天然浮石为粗骨料,对不同减水剂的轻骨料混凝土进行3 d、7 d、14 d、28 d抗压强度、棱柱体强度及弹性模量和峰值应变试验测定,总结了轻骨料混凝土早期强度、弹性模量的关系,以及不同掺量的减水剂对轻骨料混凝土早期强度的影响.     

知识窗

轻骨料混凝土　轻骨料混凝土是指使用小密度骨料配制的混凝土 ,密度大约在 15 5 0～ 195 0kg/m3 之间 ,而普通混凝土密度约为 2 40 0kg/m3 。轻骨料混凝土可使建筑物整体载荷降低 2 0 %左右 ,从而降低工程造价。火山浮石、粉煤灰和陶粒 ,都可用作轻骨料混凝土。陶粒是人造建筑轻骨料的简称 ,根据原料不同分为粘土陶粒、页岩陶粒、煤矸石陶粒和粉煤灰陶粒 ,按容重可分为一般容重陶粒 ( >40 0kg/m3 )、超轻容重陶粒 ( 4 0 0～ 2 0 0kg/m3 )和特轻容重陶粒 ( <2 0 0kg/m3 ) ,按颗粒大小可分为陶粒 ( >5mm )和陶砂( <5mm )。陶粒由于质轻、保温…     

骨料种类与级配对路面混凝土耐磨性能的影响

提高路面混凝土耐磨性能对行车安全和道路服役寿命具有重要意义。本文通过优化普通砂石骨料架构提高道路混凝土的耐磨性能,研究了机制粗骨料级配、细骨料种类与用量、胶凝材料用量及水胶比对路面混凝土力学性能与耐磨性能的影响。结果表明,16~31.5 mm碎石由质量分数25%增加到70%时,混凝土磨损量降低了29%。与河砂混凝土相比,机制砂混凝土磨损量降低58.3%,同时适当增加砂率可提高耐磨性能。降低胶凝材料用量和水胶比可在保证混凝土强度的同时进一步提高耐磨性(磨损量仅为(0.320±0.070) kg/m²)。机制骨料表面粗糙,棱角较多,与水泥浆体机械咬合力增强,有利于骨料嵌锁架构的形成,路面混凝土耐磨性能改善机制的提出为优化设计高耐磨路面混凝土提供了理论依据与技术支撑。     

Internal curing of high-performance concrete with pre-soaked fine lightweight aggregate for prevention of autogenous shrinkage cracking

The effectiveness of internal curing (IC) to reduce autogenous shrinkage cracking in high-performance concrete (HPC) was investigated using different levels of internal curing on four pairs of large-size prismatic HPC specimens tested simultaneously under free and restrained shrinkage. Internal curing was supplied by pre-soaked fine lightweight aggregate (LWA) as a partial replacement to regular sand. It was found that the use of 178 kg/m³ of saturated LWA in HPC, providing 27 kg/m³ of IC water, eliminated the tensile stress due to restrained autogenous shrinkage without compromising the early-age strength and elastic modulus of HPC. It was shown that the risk of concrete cracking could be conservatively estimated from the extent of free shrinkage strain occurring after the peak expansion strain that may develop at very early ages. Autogenous expansion, observed during the first day for high levels of internal curing, can significantly reduce the risk of cracking in concrete structures, as both the elastic and creep strains develop initially in compression, enabling the tensile strength to increase further before tensile stresses start to initiate later.     

轻质超高性能混凝土的制备及性能形成机理

以预湿轻集料、硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰微珠、钢纤维、膨胀剂等为原材料,采用轻质、超高强度与低收缩协同设计方法制备了一种轻质超高性能混凝土材料,并研究其性能的主要影响因素和形成机理。结果表明:制备的轻质超高性能混凝土可实现自流平、干表观密度低至2040 kg/m3、28 d抗压/抗折强度可达120/18 MPa、弯曲韧性指数I₂₀可至21.8、56 d收缩率低至2.62×10^–4;其性能的形成主要源于粉煤灰微珠的滚珠效应、轻集料的轻质多孔效应、预湿轻集料的内养护与拱壳效应,以及预湿轻集料内养护与膨胀剂的叠加效应。     

含渣土的EPS轻质混凝土用于复合夹芯墙板芯材的研究

为提高地铁渣土资源化利用率,将其掺入膨胀聚苯乙烯(EPS)轻质混凝土中,并用此混凝土为芯材制备复合夹芯墙板,研究了浆体的流变性,并探讨了硬化EPS混凝土的抗压强度、导热系数及EPS颗粒在浆体中的面分布。结果表明:随着渣土掺量增加,浆体屈服应力增加,流动度降低;浆体塑性黏度随渣土掺量增加大幅度增加,使得EPS颗粒分布更加均匀;EPS混凝土的干密度、抗压强度与导热系数随渣土掺量增加而逐渐降低。当干渣土与水泥质量比为0.8时,EPS混凝土的干密度为857 kg/m³,抗压强度为4.16 MPa,导热系数为0.231 W·m^-1·K^-1;采用干渣土与水泥质量比为0.8的EPS混凝土制备复合夹芯墙板(硅钙板作面板),墙板粘结性能良好,面密度为81 kg/m²,抗压强度为3.75 MPa,软化系数为0.83,耐火极限大于1 h,其性能满足轻质隔墙条板国家标准要求。     

塑钢纤维磷渣混凝土弯曲性能研究

以不掺塑钢纤维的磷渣混凝土为基准,对纤维长度为30 mm、40 mm、55 mm和纤维掺量为3 kg/m³、6 kg/m³、9 kg/m³的塑钢纤维磷渣混凝土进行四点弯曲试验,研究不同纤维长度和纤维掺量对磷渣混凝土弯曲性能的影响规律。研究结果表明:随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土的抗弯强度随之增加,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为3 kg/m³时,对磷渣混凝土抗弯强度增强效果最佳,抗弯强度比基准组提高了56%;随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土弯曲韧性指数不断增大,弯曲韧性不断提高,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为9 kg/m³时,弯曲韧性指数I₂₀比基准组提高了9.8倍。     

矿渣微粉与珍珠岩尾矿复合对免烧陶粒性能的影响

以珍珠岩尾矿、粒化高炉矿渣微粉、水玻璃为原材料研制无熟料免烧陶粒。以水玻璃作为激发剂,探究其模数和掺量对矿渣微粉强度的影响,研究矿渣微粉与珍珠岩尾矿粉复合对陶粒筒压强度和堆积密度的影响。结果表明:当矿渣微粉、水玻璃质量比为90∶10,水玻璃最佳模数为1.06,矿渣微粉、珍珠岩尾矿质量比为90∶10时,可以使陶粒标养28 d达到筒压强度为7.50 MPa,密度等级为900 kg/m³,孔隙率为31.84%,软化系数为0.92,含泥量为2.25%,煮沸质量损失为2.84%;对陶粒表面进行防水处理后,吸水率由11.68%降到4.88%。采用陶粒配制LC30轻集料混凝土进行道路窨井周围道路基层应用,其28 d抗压强度为35.5 MPa,密度等级为1 700 kg/m³,压缩系数为0.001,应用效果良好,防止了城市道路窨井沉陷。     

再生轻骨料混凝土抗压强度指标换算关系研究

为了研究再生轻骨料混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度,以及两者之间的换算关系,以再生轻粗骨料取代率为变化参数,制作了15个标准立方体试块和15个标准棱柱体试块,进行抗压强度试验.实测了试块的抗压强度,探讨了不同再生轻粗骨料取代率对于再生轻骨料混凝土抗压强度的影响规律,采用数据统计回归的方法,得到了再生轻骨料混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度之间的换算关系.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的抗压强度均低于普通混凝土的抗压强度;随着再生轻粗骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土的抗压强度逐渐降低;再生轻骨料混凝土轴心和立方体抗压强度之间的换算关系和普通混凝土并不相同;基于实测数据,建立了再生轻骨料混凝土抗压强度指标之间的换算关系式.     

尾矿制备气泡混合轻质土的力学与抗冻性能研究

以尾矿制备气泡混合轻质土,研究了湿密度和尾矿质量掺量对轻质土力学和抗冻性能的影响,并研究了尾矿对轻质土气孔结构的影响。结果表明,气泡混合轻质土的抗压强度与湿密度成正相关,与尾矿掺量成负相关。当尾矿掺量达到45%(质量分数,下同)时,湿密度为700 kg/m³和800 kg/m³的轻质土抗压强度分别为0.97 MPa和1.40 MPa,相比未掺尾矿的轻质土强度分别下降约69%和66%。尾矿制备气泡混合轻质土具有良好的抗冻性,30次冻融循环中,湿密度为700 kg/m³尾矿掺量为0%~45%的轻质土抗压强度损失率均在15%以内,且抗压强度均大于0.80 MPa,提高湿密度等级可以进一步改善轻质土的抗冻性。尾矿的掺入会导致轻质土孔隙率和平均孔径增大,孔圆度降低,相比于未掺尾矿的轻质土,当尾矿掺量达到30%时,孔隙率增大3.58%、平均孔径增大16.7%、圆度值增加7.4%。     

冻融作用后塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究

以圆球形粉煤灰陶粒为粗骨料,对塑钢纤维(0kg/m3、3kg/m3、6kg/m3、9kg/m3)轻骨料混凝土试件进行快速冻融(0次、50次、100次、150次)试验,研究冻融后试件的抗压性能、劈裂抗拉性能、抗折性能、抗冲击性能.结果表明:冻融循环作用下,适量的塑钢纤维掺入可以明显增强轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度;提高轻骨料混凝土折压比,增强轻骨料混凝土抗裂性能;并能显著改善轻骨料混凝土的抗冲击性能.综合各项力学性能指标,冻融后轻骨料混凝土塑钢纤维最优掺量为6kg/m3.     

Properties of lightweight expanded polystyrene concrete reinforced with steel fiber

Expanded polystyrene (EPS) concrete is a lightweight, low strength material with good energy-absorbing characteristics. However, due to the light weight of EPS beads and their hydrophobic surface, EPS concrete is prone to segregation during casting, which results in poor workability and lower strength. In this study, a premix method similar to the ‘sand-wrapping’ technique was utilized to make EPS concrete. Its mechanical properties were investigated as well. The research showed that EPS concrete with a density of 800-1800 kg/m³ and a compressive strength of 10-25 MPa can be made by partially replacing coarse and fine aggregate by EPS beads. Fine silica fume greatly improved the bond between the EPS beads and cement paste and increased the compressive strength of EPS concrete. In addition, adding steel fiber significantly improved the drying shrinkage.