高温作用对煤系砂岩力学性能和能量演化机制的影响

为了研究高温作用对煤系砂岩力学性能和能量演化机制的影响,采用自行研制的高温加热系统和RMT-150B岩石力学测试系统对煤系砂岩进行加热和单轴压缩试验,探讨砂岩强度、变形特征和能量特征随温度的变化情况。结果表明：高温作用后煤系砂岩单轴压缩应力-应变曲线随温度升高表现趋势大致相同,且煤系砂岩逐渐由脆性向塑性转变;不同温度作用后的煤系砂岩峰值强度和弹性模量随温度升高表现出不同程度降低,峰值应变随温度升高大幅增加;经历不同温度作用后的煤系砂岩总应变能和弹性能与温度呈正相关关系,耗散能与温度呈负相关关系;温度对煤系砂岩的破坏模式有显著影响,温度升高使煤系砂岩的破坏形态由单斜面剪切破坏向多剪切面破坏发展。     

高温作用后混凝土力学性能试验研究

混凝土试样经历200～1 000℃高温作用后,用洒水冷却或自然冷却,利用RMT-150B岩石力学试验系统对其进行巴西劈裂和单轴压缩试验.研究其纵波波速、抗压强度、抗拉强度、平均模量以及极限应变等与经历高温之间的关系.试验结果表明,试样抗压强度、抗拉强度、平均模量、纵波波速随温度的升高而降低,峰值应变则随温度的升高而增大;抗拉强度、抗压强度与温度的关系用指数函数表征,平均模量与高温的关系用乘幂函数表征;纵波速度与强度、平均模量成正相关,具有一定的统计关系.冷却方式对抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征影响不明显.试验结果为预测和评估混凝土火灾后的稳定性和安全性以及修复加固设计提供参考依据.     

高温后粗砂岩单轴抗拉强度实验研究

对不同温度（25℃,100℃,200℃,300℃,400℃,500℃,600℃,700℃,800℃,900℃等10个等级）作用后的砂岩试样进行了巴西劈裂实验,分析了粗砂岩单轴抗拉强度经历了不同温度作用后的变化趋势.研究结果表明：在25-150℃时,单轴抗拉强度变化很小;150-500℃时,随着温度升高,单轴抗拉强度单调增加;500-750℃时,单轴抗拉强度单调减小;750-900℃时,抗拉强度基本保持一个定值.总体来讲,粗砂岩的单轴抗拉强度随着温度的增加先增大,后减小.     

高温后GFRP方管力学性能试验研究

为研究高温后GFRP方管力学性能的退化规律,截取GFRP方管局部制成试件,通过20～400℃温度的拉伸、压缩试验,分析高温后GFRP试件的力学性能变化与破坏模式,并结合Weibull模型对高温后GFRP试件的拉伸、压缩强度进行统计分析。结果表明：GFRP试件在400℃后的颜色与形状发生显著变化,试件强度和弹性模量在温度低于300℃时变化较小,而400℃后出现急剧退化。Weibull模型量化了GFRP试件力学性能随温度变化的累积失效概率,为评估高温后GFRP管材性能退化离散性提供了参考。     

高温作用后再生粗骨料特征性能试验研究

将高温作用后的废弃混凝土经破碎、分解作为混凝土的再生粗骨料，针对再生粗骨料的特征性能进行了一系列的试验研究。试验表明：影响再生粗骨料吸水率的有作用温度、表面粗糙度、粒径和内部缺陷等因素；分析了骨料的压碎指标与基本性能受高温作用的影响规律，为配制再生混凝土提供必要依据。     

Q345D高温力学性能实验研究

采用热模拟机Gleeble-1 500对低合金钢Q345D进行热模拟研究.通过该仪器在不同温度下对Q345D的屈服强度、抗拉强度及延伸率、断面收缩率的变化进行了测试.得出Q345D高温力学性能:800～850℃时随着温度的升高,屈服强度、抗拉强度随之升高;在900～1 300℃温度区间内,温度的升高,其屈服强度和抗拉强度有所降低.对于钢的塑性,在900～1 000℃降低,1 000～1 200℃形成了一个平台,温度高于1 200℃后,钢的塑性迅速降低.     

冻融循环作用下砂岩力学特性与电镜扫描试验研究

通过对取自新疆阿勒泰某隧道的砂岩开展冻融循环试验,在-25℃下冻结9 h,(20±2)℃下融解5 h,为一个冻融循环过程,对岩样分别进行0、5、10、20、30、40、50、60、80次冻融循环。然后,进行单轴压缩试验和电镜扫描试验,得到经历不同次数冻融循环后的饱和砂岩破坏特征、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比,并分析该砂岩物理力学特性和破坏断口微裂纹演化与冻融条循环次数之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,该砂岩岩样弹性模量呈不同程度降低趋势,峰值应变呈逐渐增大趋势,而泊松比呈先增加后减小趋势,微裂纹长度、宽度及面积不同程度呈增大趋势,使砂岩损伤劣化不断加剧。     

大孔隙率砂岩的试验研究

对大孔隙率砂岩在不同饱和液体情况下的力学特性进行了试验研究,以两种破坏理论对大孔隙率砂岩的破坏特征进行了解释.试验证明:大孔隙率砂岩存在临界围压,随着围压的变化,大孔隙率岩石以压剪破坏为主逐渐转化为以孔隙坍塌破坏为主;在油水转化过程中,也存在临界饱和度,超过此临界饱和度,岩石力学性质发生较大改变.     

高温作用对大掺量粉煤灰混凝土力学性能影响

研究了高温作用对大掺量粉煤灰混凝土(HFCC)立方体力学性能的影响,探讨了不同加热温度、不同粉煤灰掺量与HFCC残余强度的关系.将粉煤灰掺量30%、40%和50%的混凝土立方体试块加热至250,450,550和650℃进行强度测试,并与素混凝土(不掺粉煤灰)试块进行对比.研究结果表明,随着温度升高,HFCC残余抗压、劈裂抗拉强度均出现明显退化,劈裂抗拉强度退化尤为明显;随着粉煤灰的掺入,粉煤灰掺量对强度退化率的影响具有复杂性:高温后HFCC抗压强度退化率均低于普通混凝土强度退化率;劈裂抗拉强度退化率除粉煤灰掺量30%外均低于普通混凝土退化率.在试验基础上建立HFCC高温后立方体残余抗压强度、残余劈裂抗拉强度与温度、粉煤灰掺量的定量关系,为高温后HFCC材料强度评估及修复提供依据.     

3种条件下砂岩超声波波速的试验研究

利用自行研制的岩石高温加热装置,对砂岩试件单向约束、双向约束、无约束3种试验条件下高温前后的纵波波速进行试验研究.结果表明:单向约束试验中,随着温度的升高,砂岩Y,Z方向波速与温度的关系曲线基本成二次函数变化,X方向近似直线下降,700℃时砂岩波速降到了2.096km/s;双向约束试验中,砂岩3个方向的纵波波速随温度升高均呈直线下降;700℃时双向约束试验中砂岩纵波波速最多下降了51.793%,无约束试验中1 200℃时砂岩纵波波速最多下降了80%.高温作用后,岩石内部微结构发生变化,温度越高变化越大,主要表现为岩石内部水分不断蒸发,含水矿物的脱水、相变和岩石部分熔融,孔隙率增加,颗粒边界裂纹出现、发展、贯通,微裂隙产生、演化,矿物成分分解,胶结物强度降低,内部结构热应力扩散,矿物颗粒相互摩擦挤压等.     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

静动组合荷载下混凝土高温后的双轴动态力学性能

由于试验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下.为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载试验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温(25℃...     

水泥基材料瞬时高温作用下的爆裂与力学性能

水泥基材料经瞬时高温作用后,随受火温度不同,表现出不同的爆裂与力学性能。研究了掺加不同矿物掺和料的水泥基材料在不同的瞬时高温作用后爆裂与力学性能的影响。结果表明：在100 ℃和300 ℃瞬时高温作用下,所有试样外观完整,未发生爆裂;600 ℃时,所有试件发生粉碎性爆裂。与室温下水泥基材料的物理力学性能相比,在经历瞬时100 ℃作用后,试样的抗压、抗折强度损失率分别达到15%和30%以上;经受300 ℃作用后,强度恢复至室温时强度水平;温度高于300 ℃时,随温度的升高,强度逐渐降低;当温度高于600 ℃时,强度急剧衰减。其中,复掺20%矿粉和10%硅灰的试样经历的低温(≤300 ℃)作用后,抗压、抗折强度均随温度的增加而提高。SEM分析表明,经600 ℃高温作用2 h后,硬化水泥浆体C-S-H整体结构疏松,水化产物连续相被分割为非连续相。     

HTRB600级高强钢筋高温后力学性能试验研究

为研究600 MPa级高强钢筋高温后的力学性能,对HTRB600级热处理高强钢筋进行高温后的拉伸试验。加热温度为20、200、300、400、500、600、700及800℃,在空气中冷却之后对其进行拉伸试验并测得其屈服强度、极限强度、弹性模量及应力-应变曲线。试验结果表明:HTRB600级高强钢筋经历温度小于600℃时,其高温后的应力-应变曲线与常温下相比无明显变化;当经历温度达到700℃时,其高温后屈服强度与极限强度均下降为常温下的80%左右;当经历温度达到800℃时,其高温后屈服强度下降为常温下的60%左右,但极限强度与700℃时相差不多。高温对HTRB600级高强钢筋高温后弹性模量无明显影响。最后提出了HTRB600级高强钢筋的高温后应力-应变曲线简化计算模型。     

高温状态下大理岩力学性能实验研究

采用电液伺服材料力学试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力σp、峰值应变pε、弹性模量E等量的变化特征。结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值应力和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,而峰值应变不同程度渐次增长。800℃时大理岩的延性明显增强,应力达到峰值后,应变仍表现出缓慢增加特性,但最终大理岩破坏方式仍以脆断为主。研究结果一定程度上反映了大理岩在温度作用下内部结构变化的特征,可为相关岩体工程设计与研究提供参考。     

30Cr2MoV钢的短时高温力学性能研究

对 ３０Ｃｒ２ＭｏＶ转子钢在 ３００－１１００℃温度范围进行了拉伸力学性能实验,得到了该合金的拉伸应力－应变曲线及屈服强度、抗拉强度与温度的关系曲线。将老化材料与新材料的力学性能进行了对比分析,提出了修正的库尔纳科夫热软化公式,为汽轮机转子的热弯曲研究及转子校直分析提供了不同温度下的弹塑性应力－应变关系曲线。     

高温作用后混凝土本构关系试验研究

钢筋混凝土结构遭受大灾作用后，在决定修复受损结构以前，必须估计结构的残余承载能力，这需要了解高温作用后混凝土和钢筋的性能，其中高温作用后混凝土的本构关系是计算结构残余承载能力的基础．