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.     

再生粗骨料中不同聚丙烯纤维体积掺量对再生混凝土力学性能的影响

文章制备了不添加聚丙烯纤维（PPF）再生粗骨料和PPF体积掺量为0.10%、0.15%、0.20%再生粗骨料，并制作再生混凝土试件，分析再生混凝土力学性能的影响。结果表明：随着PPF体积掺量的增加，混凝土拌合物流变性降低。添加PPF的各组混凝土试件抗折破坏均为塑性破坏。随着PPF体积掺量的增加，试件抗压强度、轴心抗压强度逐渐增加，劈裂抗拉强度先降低后上升。随着PPF体积掺量的增加，试件静压弹性模量、轴压韧性指数先增大后降低，峰值应力先降低后增大。随着PPF体积掺量的增加，试件内部孔隙率、大孔径分布比例总体呈下降趋势。PPF体积掺量为0.15%，再生混凝土试件的力学性能更优。     

高温后再生保温混凝土抗压以及变形性能研究

制备了不同再生骨料掺量的保温混凝土试件,进行了100℃~700℃的高温试验,测试了混凝土试件高温后的质量损失率和单轴抗压强度,分析了试件的受压破坏过程和变形性能随再生骨料取代率和试验温度的变化规律。研究结果表明:(1)在相同温度下,混凝土的质量损失率随再生骨料取代率的升高而增大;(2)混凝土试件在小于300℃时表现为脆性特征,在大于500℃后表现为塑性特征;(3)混凝土的峰值抗压强度随温度的增大而减小,随再生骨料取代率的升高而先增大后减小;(4)混凝土的峰值应变随温度和再生骨料取代率的增大而增大。     

纳米碳酸钙改性再生混凝土疲劳性能

为研究纳米改性再生混凝土的疲劳性能,对其疲劳寿命进行估计并建立疲劳方程。以不同再生骨料取代率(0%、30%、50%,质量分数)与纳米CaCO₃掺量(0%、1%,质量分数)为主要影响因素,设计了不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的疲劳循环加载试验。结果表明:混凝土的弹性模量随再生粗骨料取代率的增大而减小,掺入纳米CaCO₃可以提高混凝土的弹性模量并优化破坏形态,有效提升整体性;循环荷载下的疲劳寿命随最大应力水平增大而快速缩短,1%的纳米CaCO₃改性可以使疲劳寿命延长60%;以双对数S-N(应力水平-疲劳寿命)曲线建立疲劳寿命方程,并推导出考虑寿命概率的P-S-N曲线,得到的相关系数随再生粗骨料取代率的增加而快速减小,经纳米改性后有所增大;再生混凝土的疲劳应变演化基本符合三阶段应变曲线发展规律,提出新方程描述再生混凝土第二阶段应变曲线,并建立变形量与循环比的关系式。     

弯曲荷载对单掺循环再生细骨料混凝土碳化的影响

通过试验探究荷载作用对单掺循环再生细骨料混凝土碳化的影响,制备了掺量取值为0～40%的单掺再生细骨料混凝土,对其进行弯曲拉应力加载,弯曲拉应力破坏荷载值分别设定为40%、70%、100%、120%。将加载好的混凝土试块放置在CO2浓度为（20±3）%、湿度为（70±5）%、温度为（20±2）℃的快速碳化箱中,而后测试7d、14d、21d和28d后的碳化深度。试验结果表明：在中应力水平下碳化深度与单掺循环再生细骨料取代率之间为一元二次函数关系;高应力水平下则呈直线关系;应力水平为66%破坏荷载水平时碳化深度可达最低值。     

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.     

自燃煤矸石骨料混凝土单轴受压破坏特征及强度分析

对取代率为100％的自燃煤矸石粗、细骨料单掺及同掺的混凝土立方体和棱柱体试件,进行了单轴抗压试验,探讨了不同自燃煤矸石粗、细骨料对混凝土破坏特征和强度的影响.结果表明:所有试件破坏过程相似,经历了弹性变形、裂缝出现、裂缝发展、直至破坏四个阶段,但随着自燃煤矸石骨料掺量的增大,混凝土应力-应变曲线上升段的斜率变小,峰值应变变大,破坏形式由斜截面剪切转为纵向劈裂;自燃煤矸石骨料周围增强的界面区及与水泥砂浆较为良好的弹性协调性,在一定程度上弥补了自身强度低对混凝土强度的不利影响;自燃煤矸石骨料的"内养护"和表面"活性"作用,使单掺自燃煤矸石细骨料混凝土的长期强度增进率较高,但单掺粗骨料及同掺粗、细骨料混凝土的长期强度,受粗骨料自身强度低的影响发展空间有限.     

不同尺寸下再生骨料混凝土直剪性能及其损伤本构

以再生粗骨料取代率、试件尺寸为变化参数,设计并制作了45个再生骨料混凝土试件。通过直剪试验,观察了不同尺寸下再生骨料混凝土的破坏形态,分析了取代率和试件尺寸对再生骨料混凝土直剪性能和损伤本构的影响情况,建立了不同尺寸下再生骨料混凝土的损伤本构模型。结果表明:峰值变形、延性系数均具有明显的尺寸效应,普通混凝土损伤发展速度变慢,再生骨料混凝土损伤发展变快;随取代率的增加,峰值变形先减小后增大,延性系数先增大后减小,损伤发展规律与取代率不成线性关系。采用的本构模型能较好地反映不同尺寸再生骨料混凝土的剪切荷载–变形关系以及损伤演化过程。     

钢–聚丙烯混杂纤维增强超高性能混凝土单轴循环受压力学性能EI北大核心CSCD

对钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土(SP-UHPC)开展受压力学性能研究,通过单调和循环受压加载试验,分析纤维种类、长径比和体积掺量对SP-UHPC关键力学性能指标的影响,并基于扫描电子显微镜结果揭示钢-聚丙烯混杂纤维增强机理。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维可以显著提高SP-UHPC受压力学性能;与未掺入纤维的UHPC相比,SP-UHPC表现出明显的延性破坏特征,峰值强度、峰值应变和韧性明显提高,刚度退化速率减缓。建立了SP-UHPC单轴循环受压应力-应变关系数学表达式,能够准确预测含有不同纤维特征参数的SP-UHPC在单轴受压条件下的力学响应。     

往复荷载下含孔洞缺陷衬砌混凝土的力学性能试验研究

通过添加不同含量的发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒来预制目标孔隙率以模拟混凝土的不同孔洞缺陷,制备了不同孔隙率的C25和C30两种强度等级的混凝土试件,开展单调及往复荷载下含孔洞缺陷混凝土力学性能的试验研究,分析了混凝土试件破坏形态、强度、应变、弹性模量等随孔隙率的变化规律,探讨不同孔洞缺陷对混凝土力学性能的影响。试验结果表明:单调及往复荷载下,无预制孔洞缺陷的混凝土试件均表现为脆性破坏特征。但随着孔隙率的增加,混凝土试件的强度明显降低,应力-应变曲线逐渐趋于鱼肚状分布,试件由脆性向延性破坏转变,逐渐呈现多裂缝扩展特征,特别是对于往复加载情况。两种加载方式和两种强度等级条件下,试件主要力学参数随着预制孔隙率的增加均表现出一致的变化规律。峰值应力和弹性模量随孔隙率的上升呈指数下降,而峰值应变和应变极值呈线性增大。往复荷载下试件力学性能受孔隙率的影响程度均大于单调加载情况,而且,这种影响随混凝土强度的提高而减小。在往复加载过程中,孔隙率越大,峰值应力前试件的刚度比值越大,而峰后的刚度退化也愈严重。对于相同的孔隙率,混凝土强度等级越高,峰值应力前的刚度增长率及峰后的刚度退化程度越小。     

砖混再生粗骨料混凝土力学性能及工程应用研究

采用城市砖混结构拆除建筑垃圾加工制成的再生粗骨料,用不同配合比设计方法制备了砖混再生粗骨料混凝土,研究了砖混再生粗骨料对混凝土工作性、抗压强度、弹性模量、峰值应力、峰值应变以及应力应变关系的影响.结果 表明,相比较天然骨料和废弃混凝土制备的再生骨料,砖混再生骨料空隙率大,吸水率大,压碎指标高.使用附加用水量配合比方法制备的砖混再生粗骨料混凝土在力学性能上低于标准配合比方法制备的砖混再生粗骨料混凝土,但工作性能较好.随着砖混再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的力学性能呈现不同程度的降低.当取代率为100％时,使用标准配合比和附加用水量方法制备的再生混凝土28 d抗压强度分别降低了26.1％和11.9％,弹性模量分别降低了23.9％和22.9％,峰值应力分别降低了13.0％和21.9％,峰值应变分别增大了25.3％和14.9％.工程实践表明,采用砖混再生粗骨料配制的再生混凝土可以满足中低强度等级泵送混凝土的性能要求.     

钢纤维补偿收缩再生混凝土制备及性能

利用钢纤维和膨胀剂制备补偿收缩再生混凝土,采用力学试验、SEM和变形测试等方法,对不同钢纤维体积掺量和不同再生粗骨料取代率时再生混凝土性能指标进行试验与探讨.结果 表明:随着再生粗骨料取代率的增长,混凝土抗压、抗折强度呈现先减小后增大再减小的劣化变化规律;再生混凝土中掺入适量钢纤维可以提高其力学性能和改善混凝土试件的破坏特征;利用膨胀剂水化反应产物的填充效应,提高骨料界面过渡区的密实度,降低再生混凝土的自收缩,钢纤维和膨胀剂两者同时掺入再生混凝土中,可以优势互补,从而提高再生混凝土强度和变形性能.     

再生骨料混凝土空心砌块砌体的抗压性能

利用废弃混凝土加工成的再生骨料制作再生混凝土空心砌块.对再生混凝土空心砌块砌体进行抗压性能实验,研究不同再生粗骨料取代率对其受压性能的影响,分析了砌体的破坏特征和变形过程.研究结果表明:再生混凝土空心砌块砌体的受压性能和普通混凝土砌块砌体的受压性能极为相似,以85％再生粗骨料取代率,配制强度等级为MU5.0的再生骨料混凝土空心砌块是可行的.     

回收轮胎钢纤维再生骨料混凝土基本力学性能试验研究

混凝土的基本力学性能与破坏形态是反映试件在不同受力状态下承载能力与韧性的重要指标。为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)再生骨料混凝土的基本力学性能,试验设计了8组不同种类的混凝土试件。通过坍落度、含气量、立方体抗压、劈裂抗拉与抗折试验,系统的探究了RTSF体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%和1.0%)和再生骨料取代率(质量分数分别为50%、75%和100%)对混凝土基本力学性能以及破坏形态的影响。研究表明:随着再生骨料取代率的升高,混凝土拌合物坍落度减小、含气量增大,各项力学性能均产生不同程度的降低;RTSF能够有效提高再生骨料混凝土的基本力学性能,且试件的破坏形态随RTSF掺量的增加呈现出明显的延性破坏特征。综合各项指标,当再生骨料取代率为50%时,RTSF体积掺量为0.5%的RTSF再生骨料混凝土力学性能最佳。其试件立方体抗压强度(28 d)较普通混凝土仅降低1.0%,而劈裂抗拉强度与抗折强度较普通混凝土分别提高9.6%和12.5%。此外其弯曲韧度指数I₅、I₁₀和I₂₀分别为普通混凝土的2.7倍、3.8倍和4.8倍。     

碳纤维混凝土动态力学特性试验研究

为探究碳纤维混凝土在动载作用下的安全性,采用非金属超声波检测仪测量不同掺量下碳纤维混凝土试件纵波波速,采用扫描电镜试验观测碳纤维与混凝土间的黏结方式,并利用直径为74 mm的变截面分离式霍普金森压杆试验装置在不同应变率下对四种不同碳纤维掺量混凝土试件进行冲击压缩试验,分析其应力-应变曲线、峰值应力、极限应变和DIF(动态强度增强因子)变化规律。结果表明:随着碳纤维掺量的增加,试件纵波波速随之增大,碳纤维能够在混凝土试件内部形成空间网状结构,增强试件整体性;相同碳纤维掺量下,随着应变率的增大,试件峰值应力、极限应变和DIF都随之增大,试件存在明显的应变率效应;相同应变率作用下,随着碳纤维掺量的增加,试件峰值应力先增大后趋于定值,两者呈现出很好的二次函数关系,DIF随之增大,极限应变随之减小,两者呈现线性关系,碳纤维对混凝土试件的强度和整体性存在显著提高。     

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...     

大掺量矿物掺合料纤维增强轻骨料混凝土的抗疲劳性能

为研究纤维增强轻骨料混凝土抗疲劳性能，开展了恒应力循环压缩试验，对疲劳应力-应变响应进行了研究。试验采用质量分数为20%的粉煤灰和50%的粒化高炉矿渣部分替代水泥，变量为单掺或混掺不同掺量的钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维。结果表明：随着循环加载次数的增加，钢纤维混凝土的宏观裂纹数量比PVA纤维混凝土多，试件的破坏形态表现为轻骨料的破裂和纤维的渐进拔出(钢纤维)或断裂(PVA纤维);钢纤维混凝土的疲劳应变及残余应变均最大，而混杂纤维混凝土的最小；在同一应力水平下，混杂纤维混凝土的疲劳寿命最长，而钢纤维混凝土的最短；钢纤维混凝土的极限疲劳损伤高于PVA纤维混凝土和混杂纤维混凝土，且随最大应力水平的降低，该差异逐渐缩小。     

循环荷载下再生混凝土疲劳试验*

为了研究再生混凝土循环荷载下的疲劳寿命,采用实验室废弃[C30]混凝土试块,加工处理制成连续粒径级配的再生骨料（5～31.5 mm）,用这种再生骨料部分取代天然骨料配制的混凝土试样（100 mm×100 mm×300 mm）进行循环荷载试验。结果表明：随着荷载上限幅值的增大,再生混凝土疲劳寿命逐渐减小。并对再生混凝土疲劳寿命随荷载上限幅值进行线性拟合,且相关系数R的绝对值均大于0.9,表明疲劳寿命与荷载上限线性相关。另外,通过对再生粗骨料取代率与疲劳寿命之间的变化关系研究,得到了当再生粗骨料取代率小于等于50%时,疲劳寿命减小趋势不明显;当再生粗骨料取代率大于50%时,疲劳寿命曲线斜率明显增大,表明疲劳寿命减小趋势迅猛。因此,当采用再生粗骨料进行路基路面施工时,建议再生粗骨料取代率小于等于50%。     

高性能橡胶粉混凝土动态压缩性能研究

在微机控制电液伺服压力试验机上对高性能橡胶粉混凝土(HPRC)试件进行单轴压缩试验,研究了橡胶粉体积掺量和应变率对高性能橡胶粉混凝土性能的影响.研究结果表明,高性能橡胶粉混凝土峰值应力和割线模量表现出一定的应变率强化效应,而橡胶粉的掺入会降低峰值应力和割线模量提升的幅度;峰值应变未表现出应变率敏感性,橡胶粉的掺入会增强混凝土的变形能力;分析了应变能与试件破坏形态的关系,应变率增大,试件破坏前贮存的应变能增大,试件破坏更严重,呈脆性破坏,掺入橡胶粉后,混凝土的韧性改善较大,试件破坏时呈现裂而不散的特性.     

基于正交试验的透水再生混凝土性能优化试验研究

透水混凝土在缓解城市内涝、噪音效应和热岛效应等方面具有广泛的应用前景,但多孔导致的强度偏低限制了其进一步推广应用。本文采用再生粗骨料和聚丙烯纤维配制高性能透水再生混凝土,设计五因素四水平正交试验,采用极差法分析水胶比、目标孔隙率、再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对透水再生混凝土抗压强度、有效孔隙率、透水系数的影响规律。结果表明：透水再生混凝土抗压强度影响因素的主次顺序为目标孔隙率>再生粗骨料取代率>水胶比>聚丙烯纤维掺量>粉煤灰掺量;透水再生混凝土抗压强度最大为48.26 MPa,此时透水系数为1.96 mm/s;随着目标孔隙率的提高抗压强度呈线性下降的趋势;40%再生粗骨料等质量取代天然粗骨料后,透水再生混凝土的抗压强度达到28.7 MPa,提高119.08%,透水系数增加9.44%;掺入0.11%体积掺量的聚丙烯纤维后透水再生混凝土的抗压强度达到27.4 MPa,提高幅度为10.48%,而且透水性能不会降低。研究结果可以为高性能透水再生混凝土的制备提供依据。