三级配大骨料混凝土双轴抗压性能试验分析

利用自行研制的大型混凝土静、动三轴试验系统,完成了5种应力比、4种应变率、3种含水状态（干燥、自然、饱和）的三级配大骨料混凝土双轴动态抗压试验。试验研究了含水率对三级配大骨料混凝土动态极限抗压强度的影响,并在此基础上提出考虑含水率影响的大骨料混凝土动态破坏准则。研究表明,饱和混凝土试件在高应变率下的强度明显提高,而在低应变率下强度则有所降低。在相同应变率下,极限抗压强度在应力比为1∶0.5时达到最大值。影响三级配大骨料混凝土试件破坏形态的主要因素为应力比,其动态极限抗压强度随含水率的增大而增大,而静态极限抗压强度随含水率的增大而减小;单轴受压状态下的变形明显小于双轴受压,试件的峰值应变随应变率的增大而减小。     

基于气泡率的气泡混凝土密度和强度特性分析

对不同气泡率的气泡混凝土密度、无侧限抗压强度的关系进行分析研究,分析了气泡混凝土试样的制备方法,通过密度试验和无侧限抗压强度试验结果表明:气泡混凝土无侧限压缩试验破坏过程分为四个阶段,分别为线弹性变形阶段,塑性变形屈服平台阶段,脆性破坏阶段和延性破坏阶段;密度和无侧限抗压强度均随气泡率的增加而减小;随着气泡率的增加,其主要破坏形式由脆性破坏逐渐转变为延性破坏。试验结果为现场检测气泡混凝土强度指标提供了依据。更多还原     

塑性混凝土双轴受压性能与破坏准则

基于塑性混凝土立方体试件的双轴压缩试验,研究了塑性混凝土的双轴受压性能和破坏准则。结果表明:当应力比较小时,塑性混凝土双轴受压破坏形态与单轴受压相似;随应力比增加,双轴受压破坏面龟裂现象明显;双轴受压下的塑性混凝土抗压强度显著提高,是单轴抗压强度的1.77~4.72倍;随应力比的增大,塑性混凝土抗压强度先增大后减小,应力比0.75时抗压强度的提高最大;单轴抗压强度越高,双轴受压时塑性混凝土抗压强度的增长越小。塑性混凝土八面体正应力应变曲线、剪应力应变曲线的斜率随应力比的增加有增大的趋势,其变形随抗压强度的增加有所降低。双轴受压各应力比下的八面体剪应力与正应力之间均具有线性关系,其斜率随应力比的增加逐渐降低。通过对试验结果的分析,建立了双轴受压下塑性混凝土抗压强度的包线方程以及双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则。     

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     

再生透水混凝土应力——应变全曲线试验研究

以再生骨料替代率(0、30%、70%、100%)和养护龄期(3d、7d、28d)为变化参数,完成了不同龄期不同再生粗骨料替代率下再生混凝土的单轴受压应力—应变全曲线试验,分析了不同养护龄期及不同再生骨料替代率对再生透水骨料混凝土的破坏形态、弹性模量、应力—应变全曲线斜率及发展趋势的影响。研究表明,再生透水混凝土的破坏形态和普通混凝土相似,再生骨料替代率对破坏裂纹有影响,替代率越高裂纹越宽,龄期对破坏面与荷载垂线方向夹角相关,龄期越长夹角越小,不同龄期不同替代率下透水混凝土的应力—应变曲线和普通混凝土的类似,分为上升和下降两个部分,龄期对上升部分影响显著,龄期越长应力—应变曲线斜率越大,再生骨料替代率对下降部分影响较大,再生骨料增加试样弹性模量变低,下降曲线变陡。且再生透水混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通混凝土。     

水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应试验研究

为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律，在5℃的环境温度及10^-5/s～10^-2/s的应变率条件下，对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究，分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变率越大或试样高径比越小，试样破坏越显著；随着高径比的增加，抗压强度减小，而弹性模量增大；随着应变率的增加，抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究，综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用，引入应变率影响因子建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型，并验证了模型的合理性。     

防洪堤坝主要材料混凝土单轴力学特性影响因素分析研究

为研究防洪堤坝主要材料混凝土单轴力学特性,利用RAW-500液压试验系统完成了混凝土多种因素影响下单轴破坏实验。结果表明,养护龄期与混凝土抗压强度为正相关,但递增幅度逐渐减小,虽受冻温度提高,但并不影响各养护龄期试样强度差异;混凝土线弹性变形及弹性模量随养护龄期延长而增大。受冻温度对混凝土力学特征影响较小,且养护龄期延长,受冻温度对混凝土强度的抑制效应会减弱,受冻温度对混凝土变形能力无显著影响。冻融循环次数愈多,混凝土强度愈低,且养护龄期愈大,则混凝土强度损失效应会减小,平均循环每增长50次,龄期36 h强度损失9.3%,而在龄期12和24 h下强度损失为5.5%和4.6%;峰值应变随冻融循环次数增多而有所增大,而弹性模量随之降低。研究结果可为水工结构中混凝土材料单轴力学特征影响因素分析提供一定参考。     

水泥土无侧限抗压强度试验

为探讨水泥含量、龄期和含水率对水泥土无侧限抗压强度的影响,分别对水泥含量为2%,4%,6%,8%和10%,龄期分别为7 d,14 d和28 d,含水率为2%,4%,6%,8%和10%水泥土试样进行无侧限抗压强度试验。结果表明,随水泥含量和龄期增大,水泥土无侧限抗压强度增大;随含水率增大,水泥土无侧限抗压强度先增大后减小,含水率约为6%时,其强度达到最大值。     

锂渣、钢渣高性能混凝土强度的试验研究

采用正交的试验方法,以混凝土强度3,7,28,90 d龄期的抗压强度和28 d龄期的劈裂抗拉强度作为评价指标。试验结果表明水胶比以0.27为最优,以28 d龄期为准,由试验确定的最佳锂渣和钢渣掺量分别为10%和20%,锂渣、钢渣高性能混凝土28d劈裂抗拉强度在一定程度上与其抗压强度呈现比例关系。在最优水胶比条件下,锂渣、钢渣高性能混凝土的28 d龄期及28 d龄期以后的抗压强度均高于常规混凝土和单掺锂渣混凝土,同时,7²8 d龄期的锂渣、钢渣混凝土强度增长幅度最大且最优。     

柔性混凝土的抗拉特性试验研究

柔性混凝土是应用在三峡二期围堰防渗墙的一种新型柔性材料，由于围堰防渗墙在上下游水头差的作用下，发生弯曲变形，易产生拉裂破坏，通过极限抗拉强度试验、围压作用下的拉伸试验和抗弯性能试验，研究了柔性混凝土的抗拉和抗弯破坏特性，试验表明，柔性混凝土与普通混凝土相比，抗压强度比、极限拉应变明显增大；围压对拉强度影响较小，对极拉应影响较大；潮湿试样弯折破坏时的最大拉应度、抗折和最大挠跨比都较干燥试样的大，且随龄期增加明显增长。     

基于橡胶粒径、掺量的混凝土强度公式拟合

试验用3种不同粒径的橡胶颗粒以5种掺量配制橡胶混凝土,橡胶颗粒改性采用Na OH和KH570复合改性方法,得到3 d~360 d养护龄期的混凝土抗压强度值,回归分析橡胶混凝土抗压强度与养护龄期、橡胶颗粒掺量、橡胶颗粒粒径及改性方法的函数关系。试验结果表明:橡胶混凝土抗压强度随橡胶颗粒掺量增加而减小,橡胶颗粒粒径较大,橡胶混凝土抗压强度也较大;橡胶混凝土改性后抗压强度比改性前提高了15%左右;得出的橡胶混凝土立方体抗压强度计算式可较方便地指导不同强度橡胶混凝土的配制和工程应用中橡胶混凝土抗压强度的估算。     

木质素固化疏浚土的压缩特性研究

为研究木质素固化疏浚土的压缩性状,对固化疏浚土进行了多组不同配比下的木质素固化土压缩试验。通过室内固结试验以及无侧限抗压试验,研究了木质素固化土以及木质素水泥双掺固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、龄期等对固化土压缩特性的影响。试验结果表明:木质素固化土的最优掺量为10%,抗压强度可达到8.6 MPa。木质素固化疏浚土与水泥土类似,二者的压缩曲线都有一个明显的结构屈服点。当上部所加荷载未达到结构屈服应力时,固化土的压缩性很小,而当荷载超过结构屈服应力以后固化土的压缩量比未达到结构屈服应力之前增大了3倍。木质素水泥双掺固化土随着二者掺量的增加,抗压强度有显著的提升,25%木质素掺量的固化土水泥掺量从10%增加到30%后土体抗压强度增长了8.9倍,最为明显。研究结果可为实际工程中木质素固化土强度提供数据参考。     

基于声发射的蒸养混凝土受压损伤特性试验研究

为研究矿物掺合料对蒸养混凝土抗压性能的影响,对不同养护制度和配合比混凝土进行了单轴压缩声发射试验,利用声发射信号参数和高斯混合模型探究混凝土的损伤演化特性。试验结果表明：蒸养混凝土抗压强度普遍低于标养混凝土,矿物掺合料的加入能够补偿蒸汽养护导致的强度损失,且复掺粉煤灰和矿粉的补偿效果更好;受压全程中张拉破坏始终占据主导,而剪切破坏占比随加载时间呈递增趋势;声发射参数中,累计振铃计数、b值变化幅度和剪切破坏形式占比均与抗压强度呈负相关关系,可作为评价混凝土抗压性能的重要参数。     

骨料空间分布对混凝土压缩强度及软化曲线影响统计分析

混凝土材料的强度、宏观应力-应变曲线的软化段具有随机性和离散性,骨料分布形式是重要的影响因素。为探究混凝土强度和应力-应变曲线软化段的随机统计特性,从细观角度出发,假定混凝土是由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土细观尺度力学模型与方法。以单轴压缩情况为例,对64组不同骨料分布形式下混凝土试件的单轴压缩力学行为进行了数值研究,并基于概率理论对获得的混凝土强度及软化曲线的离散性进行了统计分析。研究表明:不同骨料分布形式下混凝土压缩强度和软化曲线均服从双参数Weibull分布;软化段上应力值的离散程度相近;软化段上应力值的离散性比峰值点应力的离散性大。     

全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究

为研究冻融及动力作用对全级配混凝土单轴抗压性能的影响,对全级配混凝土进行不同冻融循环次数(0、25、50、75、100次)的冻融循环试验及不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)的单轴动态抗压试验。实测了全级配混凝土经历不同冻融循环次数后的质量损失、损伤形态,以及不同应变速率下全级配混凝土的单轴动态极限抗压强度、应力-应变关系曲线。研究结果表明:全级配混凝土质量损失率与冻融循环次数呈二次曲线关系;在相同应变速率下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低;在相同冻融循环次数下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随应变速率的增大而提高。对试验结果分析的基础上,建立了综合考虑冻融循环次数与应变速率影响的全级配混凝土的统一破坏准则,可为水工建筑物的设计、维修等提供试验及理论依据。     

等强条件下橡胶微粒混凝土抗压特性及弹性模量研究

掺加橡胶微粒可以明显改善混凝土的力学特性。采用橡胶微粒等体积取代细骨料的方法,通过不断调整配合比,反复试验配制出橡胶微粒体积掺量分别为0%、10%和15%的等强度(30 MPa)橡胶微粒混凝土,探讨橡胶微粒混凝土的抗压强度变化规律,以及在等强条件下不同橡胶微粒掺量对混凝土弹性模量的影响。结果表明:掺入橡胶后,混凝土的前期强度(3 d和7 d)发展较基准混凝土变缓,7 d以及14 d后强度出现较大幅度的增长,28 d后各个配比混凝土立方体抗压强度增幅不大;掺入一定量的橡胶后,混凝土的抗裂性能得到了一定程度的改善,橡胶微粒体积掺量越大,试件受压破坏后的完整性越好;掺入橡胶后,混凝土的弹性模量呈现出近乎线性的大幅下降趋势。     

不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验

为研究冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响,分别对混凝土进行0,10,25,35和50次快速冻融循环,并利用10 MN大型多功能动静力三轴仪对混凝土历经40%f_c的荷载历史作用后(f_c=40 MPa为普通混凝土单轴抗压强度),以10-4/s的应变速率进行单轴压缩试验,得到冻融循环后混凝土的单轴抗压强度,并分析其损伤演化规律与破坏机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,历经相同加载历史作用后的混凝土的单轴抗压强度逐渐降低,且峰值应力随冻融循环次数的变化呈二次曲线关系;选用修正后的Weibull-Lognormal分段式损伤本构模型,经验证能够较好拟合冻融劣化混凝土历经荷载历史作用后单轴应力应变曲线;此外,冻融循环次数越多,对混凝土造成的损伤程度越大,在损伤发展的后期阶段,冻融程度较大的混凝土损伤路径大幅度延长且趋于扁平化,直至进入破坏阶段。     

复合混凝土热养护后力学性能及其均匀化性质

针对在隧道等高地温环境中混凝土强度损失大、耐久性差等问题,通过试验研究了添加钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠的一种复合混凝土在经历热养护后的力学性能,揭示了抗压强度、抗拉强度和破坏特征随养护温度的变化规律。由均匀化理论推导了考虑热-力关系的复合混凝土单轴压缩强度公式。结果表明:相较于无材料添加的普通混凝土,复合混凝土具有更高的抗压强度和抗拉强度,在热养护后强度损失率较小;复合混凝土在破坏后 “裂而不散”,具有较高的残余强度;纤维等夹杂材料有助于提高混凝土高温后的强度及耐久性;基于均匀化理论建立的混凝土强度模型与试验结果吻合较好。研究结果可为高地温隧道衬砌结构的优化设计提供依据。     

温度周期循环作用下岩石损伤特性的试验研究

选取蚀变岩为试验对象进行了不同温度周期循环次数条件下的单轴压缩试验,对温度周期循环作用下岩石力学性质的损伤规律进行研究。研究结果表明温度周期作用对蚀变岩的力学性质有明显的弱化现象,随着温度周期循环次数的增多,单轴抗压强度和弹性模量均减小,且二者与循环次数n的关系服从指数分布;不同岩石对温度周期作用敏感性不同,蚀变风化程度越高的岩石敏感性越强;单轴抗压强度比弹性模量更易受温度作用的影响,温度周期循环20次后,单轴抗压强度累积损伤值达35.69%,弹性模量累积损伤值为29.57%,且岩石力学参数损伤值与循环次数n的关系同样符合指数分布;通过电镜扫描技术发现在温度周期循环作用下岩石内部产生裂纹裂隙,矿物成分及内部结构发生改变,晶格间连接力减弱,力学性质发生改变。