骨料-砂浆界面过渡区力学特性试验

骨料-砂浆形成的界面过渡区对混凝土力学性能有显著影响,界面过渡区力学参数是开展混凝土细观数值模拟的基本力学参数。以大理石板的光滑面和粗糙面分别代表卵石和人工碎石骨料表面,应用岩体节理粗糙度系数测试原理和方法对其表面的粗糙度进行表征。分别对3种强度等级混凝土、2种最大骨料粒径的6种混凝土骨料-砂浆界面过渡区开展劈裂抗拉、变角剪切和三点弯曲断裂试验。试验结果表明,界面过渡区的劈裂抗拉强度、抗剪强度、断裂韧度较原配合比的混凝土低,约为原混凝土强度的50%。随着混凝土强度等级提高,界面抗拉强度、黏聚强度和断裂韧度增大,摩擦角有减小的趋势。增大骨料表面粗糙度、减小最大骨料粒径可以提高界面抗拉强度和断裂韧度。在相同强度等级和界面粗糙度情况,界面黏聚强度则随骨料粒径增大而增大,其规律与抗拉强度和断裂韧度相反。     

剑麻纤维对再生骨料混凝土断裂性能的影响

为改善再生骨料混凝土（RAC）的断裂性能,在RAC中掺入剑麻纤维,并基于三点弯曲梁试验,研究了再生粗骨料（RCA）和剑麻纤维对RAC断裂性能的影响.结果表明：与普通混凝土相比,100% RCA取代率且未掺剑麻纤维时,混凝土的起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别降低20.36%、17.36%和20.66%;当剑麻纤维长度为10 mm、体积分数为0.2%时,其对RAC的起裂韧度改善效果最佳,且较未掺剑麻纤维RAC的起裂韧度提高37.81%;就失稳韧度和断裂能而言,剑麻纤维的最佳体积分数为0.3%;剑麻纤维的掺入可有效提升RAC的断裂性能.     

不同骨料混凝土的界面结构特征及极限拉伸性能

采用扫描电镜和能量散射能谱分析仪分析了混凝土中砂岩、大理岩、正长岩和玄武岩4种骨料与水泥浆体界面结构特征,并对这4种骨料混凝土的极限拉伸性能进行了研究.结果表明:不同骨料饱和面干吸水率不同,影响了骨料-水泥浆体界面过渡区水化产物的化学组成,进而影响了界面结构特征.砂岩、大理岩骨料与水泥浆体界面过渡区存在氢氧化钙的富集;正长岩、玄武岩骨料与水泥浆体界面过渡区则较少见到氢氧化钙的富集.4种骨料与水泥浆体界面过渡区宽度大小顺序为:大理岩＞砂岩＞正长岩＞玄武岩.不同骨料混凝土的轴心抗拉应力应变行为受骨料-水泥浆体界面结构特征的影响.     

混凝土-环氧砂浆界面Ⅰ-Ⅱ型断裂性能试验研究

为研究混凝土强度和界面粗糙度对混凝土-环氧砂浆界面Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝扩展和断裂性能的影响，对15个试件进行四点剪切试验，采用数字图像相关(DIC)技术获得试件表面位移场和应变场。基于线弹性断裂理论和试验测得的Ⅰ型裂缝起裂韧度，计算断裂能、变形系数和裂缝尖端Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子。研究结果表明：试件均沿着界面发生典型的准脆性破坏；通过提高混凝土强度可以显著增强界面的断裂性能，但对裂缝尖端处Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子比重的影响较小；试件断裂性能、裂缝尖端应力场和破坏角与界面粗糙度有较大的相关性，当灌砂平均深度■从0 mm增大到0.31 mm和0.97 mm时，断裂能G_u分别提高了16.1%和66.9%,变形系数N_u分别提高了5.4%和27.6%,Ⅰ型、Ⅱ型应力强度因子比值分别下降了11.96%和39.7%,破坏角分别增大了11.9%和37.8%。     

高温后页岩轻骨料混凝土断裂特性

为研究页岩轻骨料混凝土Ⅰ型断裂性能随温度的变化规律,对页岩轻骨料混凝土试件进行100,200,300,400 ℃加热处理,自然冷却至常温。采用三点弯曲梁法对15个缝高比为0.4的轻骨料混凝土小梁进行断裂试验,依据荷载-跨中挠度曲线计算断裂能及断裂韧度。结果表明:起裂韧度与失稳韧度均随温度升高先上升后下降,起裂韧度的转折点在200 ℃左右,失稳韧度的转折点在300 ℃左右; 黏聚韧度呈现下降—上升—下降的趋势,其随温度变化规律与起裂韧度、失稳韧度存在较大的关联性,当温度为300 ℃时裂尖端的黏聚力阻止裂缝扩展的能力最为显著; 断裂能呈现出基本不变—增大—减小的3个变化阶段,当温度为200 ℃左右时断裂能达到最大值,断裂能随温度变化规律的拟合曲线上升段为二次抛物线,下降段为直线; 在所研究的温度范围内,页岩轻骨料混凝土的断裂性能受高温影响较为显著; 所得结论为高温状态下轻骨料混凝土结构裂缝扩展研究和结构设计提供了试验依据。     

高温前后钢纤维轻骨料混凝土断裂能研究

用陶砂、陶粒轻骨料部分或全部替换普通细骨料与粗骨料,并掺入0.2%体积掺量的PP纤维,设计0与1%两种钢纤维轻骨料混凝土。以25、200、400、600℃四种温度变化、两种不同骨料种类混凝土基体为研究对象。通过三点弯曲断裂试验得到荷载-挠度曲线,对高温前后钢纤维轻骨料混凝土断裂能进行研究。研究结果表明:1%体积钢纤维掺量能有效减缓裂缝的形成并限制其扩展,大幅度提升了轻骨料混凝土延性与变形能力,从而显著提高断裂能。随着温度的升高,轻骨料混凝土表现出假塑性的破坏特征。在25～400℃作用范围内,混凝土试件的断裂能呈现随温度上升而逐渐增大趋势,但是600℃作用后,断裂能呈现下降现象。     

异型塑钢纤维-砂浆界面粘结性能

通过柔性粗纤维的拉拔试验,重点研究了异型塑钢纤维—砂浆界面粘结力。试验表明,异型塑钢纤维在普通强度等级砂浆中的临界埋置长度约为15mm;界面粘结强度在早期提高迅速,在养护6d后基本达到最大,且不同埋置长度的粘结强度基本为一常数3.06MPa。同时,通过对拉拔荷载-位移曲线进行拟合,初步建立柔性异型纤维的拉拔理论模型,结果表明理论模拟曲线与试验曲线吻合较好。     

ECC拉伸性能与弯曲性能的试验研究

设计了10组ECC试件,并进行了哑铃型单轴拉伸和薄板四点弯曲试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和PVA纤维体积率对ECC拉伸性能与弯曲性能的影响。结果表明,增加粉煤灰掺量,ECC试件抗拉强度和抗弯强度均先增大后减小,当粉煤灰掺量为1.2时,ECC的受拉应变-硬化特性最明显,极限拉应变可稳定达到4.7%以上;增大水胶比,ECC的抗拉强度和抗弯强度降低,但极限拉应变增大且受拉应变-硬化特性明显;增大PVA体积率可明显提高ECC的抗拉强度、极限拉应变和抗弯强度。     

水胶比及骨料粒径对大坝混凝土断裂性能影响的研究

文中结合某大坝工程所用混凝土配合比,分别制作5组共20个混凝土试件进行三点弯曲梁断裂试验,分析了混凝土断裂参数在不同水胶比、不同骨料粒径条件下的差异。结果表明,大坝混凝土失稳韧度随所掺加粗骨料粒径的提升而增加,同时其特征长度、断裂能、起裂韧度等性能均表现出前期增长、后期降低的发展趋势;断裂能、失稳韧度和起裂韧度等参数随水胶比增加而降低,混凝土抵抗失稳破坏、开裂、裂缝生成及发展的能力随水胶比增加而降低。     

海水环境下混凝土的断裂能及其应变软化

通过带切口梁的三点弯曲试验和楔形劈拉试验,对完全干燥、半干燥、水浸泡、海水浸泡和5%、23.4%NaCl溶液浸泡的6种不同含水状态的混凝土试件进行了测试,根据荷载-位移曲线和逆向分析,计算得到混凝土的断裂能及其应变软化曲线。结果表明,随着混凝土中水、海水和高浓度盐溶液的侵入,孔隙溶液中液体的表面张力不断增大,造成表面能下降,承载力随之降低,水浸泡后混凝土的最大承载力较干燥时降低19.6%(三点弯曲)和14.5%(楔形劈拉),海水浸泡后下降28.9%和21.7%,高浓度盐溶液浸泡后降幅更大;海水和盐溶液浸泡时后,混凝土断裂能损失24%以上,软化阶段的开裂韧性也明显降低,裂缝更易形成和扩展。从表面能、断裂能和应变软化的角度研究了海水侵入对混凝土材料造成的不利影响。     

高温后混凝土软化本构曲线的确定

结合高温后混凝土楔入劈拉法试验,采用3种常温下混凝土双线性软化本构曲线,借鉴常温下双K断裂模型中失稳韧度KIC,un,T与黏聚韧度KIC,c,T,起裂韧度KIC,ini,T间的定量关系,对高温后混凝土断裂韧度间的关系进行研究.结果表明：高温后黏聚韧度KIC,c,T的计算分为2种情况,用不同软化曲线计算得到的黏聚韧度值相近;由3种常温下的软化曲线计算得到的失稳断裂韧度值与实测失稳断裂韧度值能够较好吻合,现有软化曲线能较好地反映高温后混凝土断裂性能;同时验证了双K断裂模型对高温后混凝土的适用性.     

非标准混凝土三点弯曲梁双K断裂韧度试验研究

采用跨度和初始缝高比恒定的非标准混凝土三点弯曲梁试件,以双K断裂理论为基础,根据改进的断裂韧度计算方法,通过试验实测试件的荷载与裂缝张口位移全过程曲线,计算不同初始裂缝长度和不同试件截面高度的非标准混凝土三点弯曲梁试件的有效裂缝长度a_c、起裂断裂韧度k ⁱⁿⁱ _IC和失稳断裂韧度K ^un _IC。试验结果表明：非标准混凝土三点弯曲梁试件的起裂荷载F_ini 、最大荷载F_un以及有效裂缝长度a_c均随跨高比的减小而增大;裂缝亚临界扩展量Δa_c、起裂断裂韧度k ⁱⁿⁱ _IC和失稳断裂韧度K ^un _IC均与跨高比无关,在试验设计的试件截面高度下为一个常数。     

非标准钢筋混凝土三点弯曲梁双K断裂特性

以双K断裂理论为基础,基于标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂特性,推导了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂参数计算公式.开展了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁试件断裂试验,研究了其断裂参数的变化规律.结果表明:试件荷载值随试件高度的增加而增大;而试件的亚临界扩展相对值、断裂韧度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度均不随试件高度的增加而变化,可认为是常数.     

三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应

对常用的三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应进行分析，揭示了随试件尺寸增大，测试结果的正误差增大或负误差减小，这可能是三点弯曲法测试砼断裂能尺寸效应的主要原因之一。     

珍珠岩基相变骨料混凝土断裂特性试验与分析

先以硬脂酸丁酯为相变材料,膨胀珍珠岩为基体材料,石灰石粉末为表面改性材料制备珍珠岩基相变骨料（PBPCA）,再用其等体积取代混凝土中的部分砂制备珍珠岩基相变骨料混凝土（PBPCAC）;通过三点弯曲梁试验和立方体试块拉压比,研究PBPCA掺量不同时PBPCAC的断裂特性和韧性.结果表明：PBPCAC的断裂过程分为裂缝产生、裂缝发展和裂缝失稳3个阶段;其裂缝产生阶段较普通混凝土长,裂缝失稳阶段较普通混凝土短;PBPCAC的临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度与普通混凝土大致相同;PBPCA的掺加未明显改变混凝土的延性和韧性;PBPCAC具有较好的抗断裂性能.     

界面层厚度及其影响因素的离散元研究

采用可以模拟接触面粗糙度的PFC直剪模型,对不同接触面粗糙度和颗粒半径进行了数值模拟,通过追踪接触面附近每一个颗粒的位移变化,分析了界面层的厚度及其影响因素。结果表明：界面层厚度与接触面和颗粒本身的性质密切相关,表征接触面粗糙度的峰谷距和坡角越大,界面层的厚度越大,颗粒平均半径越小,剪切时的界面层厚度也越大。     

关于三点弯曲法确定混凝土断裂能的分析

在分析三点弯曲法测量混凝土断裂能误差来源的基础上,对试验机系统进行特殊设计,可以排除绝大多数误差来源。荷载－挠度曲线下降段被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响较大,采用荷载－挠度曲线下降段尾部曲线的形式估算被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响,基本上解释了断裂能测量结果的尺寸效应现象。     

螺旋扭状钢筋几何形态及轴向拉伸性能的研究

分析了螺旋扭状钢筋表面几何特征,论述了螺旋扭状钢筋在轴向拉伸过程中的力学行为及破坏机理,讨论了不同夹持方式对测试结果有效性及准确性的影响.针对螺旋扭状钢筋易在夹具附近发生脆性断裂的特点,提出了合理的测试方式并进行了实验验证.     

饱水砂岩力学性质软化试验研究

地下硐室围岩在富水条件下强度弱化,对硐室开挖与营运造成威胁。为探究围岩在饱水作用下的力学性质及细观结构特征变化,开展了不同围压和饱水条件下的三轴压缩及扫描电镜试验。研究表明：(1)随着饱水作用的增强,砂岩力学性能不断衰减,当饱水天数达到30 d时,衰减幅度趋于平缓;(2)砂岩饱水劣化效应显著,峰值应力、黏聚力、内摩擦角、弹性模量和变形模量的劣化度累积规律较相似,饱水天数15 d以前累积较快,15 d以后累积速率放缓;(3)砂岩断口多表现为贝纹性状,以韧性破坏为主,围压对断口微裂纹发育起抑制作用,饱水作用促进微裂纹发育。研究成果为饱水作用下岩石力学性能劣化规律研究提供一定参考。