小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉应变率效应试验研究

结合小湾拱坝,试验研究了湿筛混凝土动态弯拉率效应.试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法.加载应变率为:1×10-6s-1、1×10-5s-1、0.9×10-4s-1和0.9×10-3s-1.进行了12个尺寸为150mm×150mm×550mm的试件的试验.获得下列主要成果:1)湿筛混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量和弯拉峰值割线模量随着应变率的提高而提高,抗弯极限拉伸值则相反,弯拉泊松比不随应变率变化;2)与应变率1×10-5s-1相比,应变率为1 × 10-5s-1、0.9× 10-4s-1、0.9×10-3s-1的湿筛混凝土弯拉强度分别提高了16%、33%、38%,弯拉弹性模量分别提高了2%、5%、13%,峰值割线模量分别提高了7%、24%、33%,抗弯极限拉伸值分别降低了1%、3%、5%;3)依据试验结果,建立了湿筛混凝土静动态弯拉强度、弯拉弹性模量、弯拉峰值割线模量和抗弯极限拉伸值计算公式.研究成果为高拱坝混凝土的抗震设计和安全评价提供依据.     

矿物掺合料对混凝土强度的影响

在普通混凝土中掺加粉煤灰、硅灰和粉煤灰-硅灰等矿物掺合料,测定混凝土的强度,并结合微观结构分析其对强度的影响。结果表明,短龄期内,粉煤灰和硅灰合掺的混凝土抗压强度最大,掺硅灰的次之,掺粉煤灰的最差。随着龄期的增长,掺粉煤灰混凝土的强度增长最快。     

膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响

采用圆柱体常规三轴压缩试验,研究了低围压状态下膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响规律。通过塑性混凝土低围压状态下的峰值强度及Mohr-Coulomb强度理论,推求出材料的单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角及拉压强度比四种典型强度参数的量值。研究结果表明塑性混凝土的黏聚力和单轴抗压强度随膨润土与水泥掺比的增加降幅显著;峰值应变值随着膨润土与水泥掺比的增加而增加;而内摩擦角和拉压强度比变化不明显,即膨润土掺量对塑性混凝土强度的静水应力敏感性及拉压强度的差异性影响不大。     

单向受拉状态下钢纤维混凝土的二次峰值强度

不同于普通混凝土在单向受拉实验中的仅有唯一峰值强度,在大量钢纤维混凝土拉伸实验的应力应变曲线中均出现了两次峰值强度现象。本文采用黏结滑移模型考虑纤维在混凝土开裂面上的桥接作用,确定了钢纤维轴向应力与裂缝宽度之间的关系。钢纤维混凝土开裂后,将基体的软化模量与纤维增强作用的切线模量之和,作为判断第二峰值的依据。该值始终为非负时,钢纤维混凝土的应力-应变曲线具有唯一峰值强度;否则,应力-应变曲线中将具有二次峰值强度,并提出了钢纤维混凝土峰值强度的三种可能情况。建立了有限元模型以模拟钢纤维混凝土的拉伸试验,进一步研究了钢纤维掺量、长径比对混凝土开裂后力学性能的影响。并提出了钢纤维混凝土的抗拉强度的计算公式,可以有效地预测钢纤维混凝土的抗拉强度。     

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

采用正交试验法研究了水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量、硅灰掺量4个因素对高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,结果表明:水胶比和硅灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响显著,影响大小依次:为水胶比硅灰掺量矿粉掺量粉煤灰掺量;综合考虑抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能时,影响因素依次为:水胶比硅灰掺量粉煤灰掺量矿粉掺量。根据方差分析与极差分析得出抗硫酸盐侵蚀混凝土的最佳配合比,用总功效系数法得出兼顾抗压强度与抗硫酸盐性能的高性能混凝土。     

矿物掺和料对自密实混凝土双K断裂参数的影响

自密实混凝土中由于较多地掺入了矿物掺和料,导致其开裂趋势增加。本文采用楔入劈拉法对15组自密实混凝土和1组普通混凝土试件进行断裂试验,以双K断裂参数评价自密实混凝土的断裂性能,研究单掺粉煤灰、粉煤灰与矿渣复掺、粉煤灰与硅灰复掺3个因素对自密实混凝土断裂性能的影响。结果表明,自密实混凝土的起裂韧度随着粉煤灰单掺掺量的增加而降低,而失稳韧度在粉煤灰掺量为30%时为最高,达1.5534 MPa·m~(1/2);粉煤灰与矿渣复掺情况下,总掺量为30%,复掺比例为3:7时断裂性能最佳,其失稳韧度达到1.7122 MPa·m~(1/2);硅灰的掺入可以改善自密实混凝土的断裂性能。     

矿物掺合料和孔结构对混凝土抗渗性的影响

通过硬化水泥浆体孔结构、混凝土力学性能和氯离子渗透等性能的测试,研究了孔结构对不同强度等级混凝土抗渗性的影响.结果表明:直径小于20nm的孔与混凝土的强度及抗渗性均成正关联,为无害孔;直径大于20nm的孔与混凝土的强度及抗渗性均成负关联,为有害孔;硅灰和粉煤灰双掺及硅灰、粉煤灰和矿渣三掺对水泥浆体孔结构均产生不同程度的影响,可以减少有害孔,增加无害孔,同时还可以降低孔隙率,减小平均孔径及最可几孔径,增大孔表面积;在混凝土中掺入矿物掺合料进行孔结构的细化和优化是提高混凝土抗渗性的有效途径.     

硫酸盐干湿循环下纤维混凝土的耐久性及寿命

针对西部寒旱盐碱地区环境下的混凝土侵蚀破坏机理,设计制作了0、10%、20%、30%粉煤灰掺量的纤维混凝土试件（纤维掺量同为0.9%）,进行两组硫酸盐干湿循环试验（组一：0粉煤灰掺量在2%、5%、10%硫酸钠溶液干湿循环;组二：0、10%、20%、30%粉煤灰掺量在5%硫酸钠溶液干湿循环）。分析研究了试件的质量、抗压强度和劈拉强度的变化规律,采用GM(1, 1)模型模拟了抗压强度耐蚀系数变化规律,预测不同条件下混凝土服役寿命。结果表明,10%硫酸钠溶液的侵蚀速度快于2%和5%浓度硫酸钠溶液;10%的粉煤灰掺入可以减缓纤维混凝土抗压强度下降速度,增强其耐久性;GM(1, 1)模型预测结果表明10%粉煤灰掺量混凝土寿命优于其他三组,与试验结果相符。     

塑性混凝土常规三轴性能与强度计算模型

通过立方体试件的常规三轴试验,研究塑性混凝土在固定围压和固定围压比值两种条件下的常规三轴性能。结果表明:常规三轴应力下的塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分为初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中的初始段有明显弹性特征,直线段之后塑性变形较大。对于同一配合比的塑性混凝土,随围压或围压比值的增加,塑性混凝土的极限强度、上升段斜率、峰值应变、极限应变均有增大的趋势;塑性混凝土常规三轴强度是其立方体抗压强度的3~7倍;在固定围压比值下的塑性混凝土黏聚力比固定围压下有所增加,内摩擦角有所减小。通过对本文和收集到的共144组试验数据的分析,利用双剪统一强度理论和摩尔库伦准则,建立了常规三轴应力作用下塑性混凝土统一强度计算模型。     

膨润土类型对塑性混凝土性能的影响

通过塑性混凝土抗压、劈拉、抗折、渗透、抗渗性和弹性模量试验,对比分析了钙基膨润土和钠基膨润土对塑性混凝土强度、渗透性、相对抗渗性和弹性模量的影响.结果表明,基于同一组配合比,在掺加一定量牯土的情况下,分别掺加等量的钙基膨润土和钠基膨润土,掺钠基膨润土的塑性混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量分别是掺钙基膨润土的塑性混凝土相应强度的两倍以上,渗透系数大和相对渗透系数也有较大提高.膨润土的粒度、胶质价、膨胀倍和吸蓝量等是影响塑性混凝土性能的主要因素.     

红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能影响研究

本文研究结合云南红土地区,采用3个系列15组配合比,通过进行塑性混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量及渗透系数试验,对比研究红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能的影响。3个系列对应的水泥掺量分别为120 kg/m3、150 kg/m3和180 kg/m3,每个系列下的5组红黏土掺量分别为0 kg/m3、50 kg/m3、100kg/m3、150 kg/m3和200 kg/m3。试验结果表明:当水泥掺量相同时,随着红黏土掺量从0 kg/m3增加至200 kg/m3,N1、N2、N3系列塑性混凝土弹性模量分别降低了45.3%、23.0%和14.6%,渗透系数分别降低了57.8%、56.6%和78.1%,均呈显著下降,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度亦呈不同程度下降;当红黏土掺量相同时,随着水泥掺量从120 kg/m3增加至180 kg/m3,不同系列塑性混凝土弹性模量分别增加了107.6%、116.7%、149.2%、184.8%和224.5%,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度强度增幅均超过30%,上升显著。其中,当水泥掺量超过150 kg/m3时,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度增幅变大,弹性模量增幅明显变小,渗透系数降幅明显变大。研究发现,当水泥掺量在150~180 kg/m3,红黏土掺量在150~200 kg/m3范围内,塑性混凝土性能最优。研究成果对塑性混凝土在云南红土地区水利工程中应用,具有重要的理论意义和应用价值。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

新型掺合料对水工混凝土性能的影响

作为新型的矿物掺合料,磷矿渣和石灰石粉在水工混凝土中的研究应用急须开展.通过对比磷矿渣、石灰石粉与粉煤灰对混凝土各项性能的影响,分析两种掺合料在混凝土中的影响效果.研究结果表明,与粉煤灰相比,磷矿渣具有更高的水化活性,掺入混凝土后,能够加速混凝土的凝结硬化,提高混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸值和抗冻耐久性等性能;石灰...     

等离子体表面改性玻璃纤维增强的环氧树脂性能研究

本文基于水轮发电机定子绝缘材料的性能,采用介质阻挡放电在空气中大气压下对无碱玻璃纤维进行表面改性实验,考察改性时间对玻璃纤维表面形貌及化学组成成分变化的影响。其次,用不同处理时间下的玻璃纤维掺杂双酚A型环氧树脂,并制备成复合材料,分别测试了复合材料的拉伸、弯曲等力学参数,对比分析低温等离子体改性时间对复合材料力学性能的影响。实验结果表明,经等离子体处理180s后,玻璃纤维表面出现许多刻蚀坑,并且引入了O-C=O含氧官能团,O-C=O基团含量从未处理的0%上升到7.9%,而复合材料的拉伸、弯曲强度也分别提高了30.97%、37.5%。分析表明,低温等离子体的化学刻蚀作用引起的玻璃纤维表面形貌的变化,以及表层极性基团的引入,是玻璃纤维表面活化处理中的主导过程。采用等离子体表面活化后的玻璃纤维增强环氧树脂,可以使复合材料的力学性能得到显著提高。     

34CrNiMo6材料低温韧性研究

近年来34CrNiMo6材料作为1.5MW以上风力发电机组主轴材料之一在欧洲广泛应用,国内尚未给予其在低温环境的韧性性能表现充分的研究和证实。本文通过测试在-100～25℃区间34CrNiMo6材料的强度、塑性、冲击韧性、断裂韧性性能数据,并对数据结果分析和讨论。得出：在-100～25℃范围,34CrNiMo6的光滑和缺口拉伸强度增加,塑性变化不明显,缺口敏感系数无明显变化。韧-脆转变温度为-45℃左右,上平台功为153 J左右,下平台功为27 J左右。断裂韧性对应的韧脆转变温度为-97℃。当测试温度高于-80℃时,断裂韧度数据分布在断裂韧度-温度关系曲线的上平台,断口为韧性断裂形貌。     

碳纤维的纳米压痕行为

通过纳米压痕测试法探讨了碳纤维和基体材料的压入响应,获得了在各自载荷范围下的载荷和位移曲线,得到了在载荷作用下压痕参数即最大压入深度、接触深度和残留压痕深度,以及相应的硬度和接触弹性模量。研究结果表明,最大压入深度、接触深度和残留压痕深度均随载荷的增加而线性增加;而硬度、接触弹性模量随着载荷的增加而基本上保持稳定的值。当载荷继续增加至其所产生的压痕尺寸不足于周围区域的十分之一,所测得碳纤维的接触弹性模量较小,所测得的基体材料接触弹性模量较大,碳纤维的接触弹性模量与基体性能在较大载荷下存在较明显的依赖关系即基体效应。     

温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。