粗骨料粒径对混凝土弯拉强度尺寸效应影响的试验研究

为获取粗骨料粒径对混凝土材料弯拉强度及尺寸效应的影响,完成27组素混凝土梁四点弯曲试验,获得粗骨料最大粒径10、20、30 mm,尺寸为100 mm×100 mm×400 mm、150 mm×150 mm×550 mm、200 mm×200 mm×700 mm混凝土试件的弯拉强度,采用Ba?ant尺寸效应理论对试验数据进行分析,提出指数型弯拉强度尺寸效应经验公式。研究结果表明：相同骨料体积率、水灰比和构件尺寸下,混凝土材料弯拉强度随着骨料粒径的增大而降低;各骨料粒径下混凝土弯拉强度均存在尺寸效应现象,小尺寸时尺寸效应现象更显著,骨料粒径30 mm时,混凝土弯拉强度随几何尺寸增大而降低趋势最平缓;Ba?ant尺寸效应率与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围,提出的指数型尺寸效应经验公式,在全尺寸范围内能够较好地反映混凝土弯拉强度,可用于混凝土材料弯拉强度尺寸效应预测。     

混凝土抗压强度尺寸效应的神经网络预测模型

为了探究各影响因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的作用机理,从混凝土材料层面出发,建立基于BP神经网络的混凝土抗压强度预测模型.结合大量已有试验结果,建立可考虑试件形状、截面尺寸、高宽比、养护龄期、水灰比、水泥标号和粗骨料最大粒径等7个特性影响的人工神经网络模型.根据上述输入特征,对不同截面尺寸的混凝土抗压强度进行预测分析,并研究相关因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的影响程度.结果表明:1)水灰比对混凝土抗压强度尺寸效应的影响较大,其值越小,抗压强度的尺寸效应越明显;2)高宽比的增大会导致尺寸效应的增强,但当高宽比大于2时,尺寸效应趋于平稳; 3)粗骨料粒径的增大会导致尺寸效应现象愈加明显,但其增长速度会随着粗骨料粒径的提高而不断降低;4)试件形状对于普通混凝土的抗压强度尺寸效应现象的影响可忽略.     

水灰比对轻骨料混凝土塑性收缩裂缝的影响

研究了在水泥和骨料用量一定的条件下,轻骨料混凝土的塑性收缩裂缝特性,并与同配合比的普通混凝土进行比较.结果表明,轻骨料混凝土的水分蒸发量随水灰比增大而增大,且蒸发速率在2 h左右出现最大值.在低水灰比时,轻骨料混凝土塑性收缩裂缝面积较大,并在水灰比为0.40左右达到最大值,而后裂缝面积随水灰比增加而逐渐减小.     

再生混凝土碳化深度预测模型

采用正交试验的方法研究了温度、水灰比、粗骨料取代率和水泥用量4个因素对再生混凝土碳化深度的影响规律.结果表明:温度是影响再生混凝土碳化的主要因素,其次为水灰比、水泥用量及粗骨料取代率;再生混凝土碳化深度随时间的增加而增大,随水灰比的增大、粗骨料取代率的增加而减小.在此基础上,通过实验数据的回归分析建立了再生混凝土碳化深度的预测模型.预测模型计算结果与试验数据对比分析表明,该预测模型所选相关参数合理,能较好地预测普通大气环境下再生混凝土的碳化深度.     

再生粗骨料混凝土的抗压强度正交试验分析

为研究影响再生混凝土抗压强度的因素,把实验室废弃C30混凝土试块加工处理后制成粒径为5~31.5 mm的骨料,并对这种骨料按不同掺量配制的混凝土试样进行抗压强度试验。试验表明,水灰比和龄期相同时,混凝土的抗压强度随着再生骨料掺入量的增加先增大后减小。结合正交试验法,考虑到再生骨料的取代率、水灰比、混凝土的龄期等因素对混凝土抗压强度的影响,同时,也考虑到这些因素之间交互作用的因素对其影响。结合方差分析法建立了影响混凝土抗压强度的影响率及评价方法。研究发现,影响混凝土抗压强度的主要因素是龄期,其次为再生粗骨料的掺入量,最后为水灰比;而交互作用因素中,粗骨料取代率与水灰比交互作用影响最大,龄期与粗骨料取代率的交互作用影响最小,此成果对再生混凝土应用具有重要的理论意义。     

混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析法

针对现有混凝土氯离子扩散理论模型的不足,提出了混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析 法．将混凝土看成一种是由骨料、水泥石基体和界面组成的三相复合材料,基于非均匀界面模型,估 算出水泥石基体和界面的水灰比、水化度和氯离子扩散系数,然后根据微分有效介质方法,提出了 混凝土氯离子扩散系数的简单解析解．做了一组混凝土氯离子扩散试验,通过与试验结果比较初步 证实了所提出的两步解析法的有效性．最后通过敏感性分析量化了影响混凝土氯离子扩散系数的 两个主要因素,结果表明：随着水灰比增大或骨料体积分数减小,混凝土氯离子扩散系数增大．     

无沙大孔生态混凝土应用性能试验研究

采用正交法试验分析了水灰比、水泥用量和骨料级配3种配合比对无沙大孔生态混凝土抗压强度、连通孔隙率、沉浆面积率的影响。结果表明：骨料级配和水泥用量是影响这3个应用性能技术指标的重要因素。用骨料级配为10～20mm的碎石作粗骨料,水泥用量为150kg／m^3和水灰比为0．40进行配合比设计,可使无沙大孔生态混凝土获得良好的工程应用性能;用骨料级配为5～15mm的碎石作粗骨料,水泥用量为150kg／m^3和水灰比为0．35进行配合比设计,可使无沙大孔生态混凝土获得较好的耐久性能。     

C30再生粗骨料混凝土和易性和抗压强度研究

以砖混结构建筑拆卸下来的混凝土块为原材料制备C30再生粗骨料混凝土,利用正交设计方法,研究了再生粗骨料取代率、水灰比、砂率对再生混凝土28d抗压强度及和易性的影响。结果表明再生粗骨料取代率是影响混凝土28d抗压强度及和易性的最主要因素;随着再生粗骨料取代率的增加,强度与和易性均下降;使再生粗骨料取代率为60％,水灰比为0．5,砂率为36％,通过合理的配合比可以配制出28d强度达到46．3MPa的混凝土。     

混合骨料混凝土劈裂抗拉性能试验研究

通过24组不同配合比的混凝土试验,分别研究了轻骨料替代率、水灰比等对混合骨料混凝土劈裂抗拉强度、立方体抗压强度以及拉压比的影响．对比分析了轻骨料混凝土、普通混凝土与混合骨料混凝土劈拉强度与立方体抗压强度之间的关系．研究结果表明：混合骨料混凝土的劈拉强度随碎石所占比例的增加而基本成线性增大,拉压比也随之增加;当骨料替代率一定时,随着水灰比的增大,劈拉强度基本成线性减小．最后,在试验分析的基础上,提出了混合骨料混凝土劈拉强度与抗压强度关系的建议公式．     

广西花山花岗岩体风化带的渗透系数

花山花岗岩体风化带内富含稀土矿,在浸提开采过程中会对当地的地下水环境造成严重污染,为评价污染的风险性,需要对其渗透系数进行综合测试和系统的研究。通过在地表进行的渗水试验和在钻孔中进行的抽水试验、压水试验等进行综合性测试,同时还根据地下水长期监测结果,并通过ＧＭＳ数值模拟来反求渗透系数,以确定渗透系数的大小及其分区。结果显示,随着风化程度的减弱,花岗岩风化带的岩土层自地表向下渗透系数逐渐减小,各风化带的渗透系数（Ｋ）为：残积土层２．３～３．８０ｍ／ｄ,全风化层０．５０～２．３０ｍ／ｄ,强风化层０．０１～０．５０ｍ／ｄ,中风化层０．００３～０．０１ｍ／ｄ,微风化层８.６４×１０^－５～０.００３ｍ／ｄ,未风化层≤８.６４×１０^－５ｍ／ｄ。     

钢纤维体积率对C30混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响

混凝土作为一种准脆性材料,其抗压强度存在尺寸效应现象.为了研究钢纤维体积率对混凝土强度尺寸效应的影响规律,对钢纤维体积率分别为0.00%,0.75%,1.50%,试件边长分别为100,150,200 mm的27组共计81块钢纤维混凝土立方体试件进行了立方体抗压强度试验.在Bazant混凝土尺寸效应律的基础上,提出了C30钢纤维混凝土尺寸效应计算公式,明确了钢纤维体积率对尺寸效应的影响,并根据钢纤维混凝土立方体抗压强度试验的结果进行验证.结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应会随着钢纤维体积率的增大而变得更加明显,本文建立的钢纤维混凝土尺寸效应计算公式能够较好地分析和预测在不同钢纤维体积率以及不同试件尺寸下的钢纤维混凝土立方体的抗压强度.     

钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比和性能研究

为了解决钢纤维全轻混凝土现场浇筑时轻粗骨料上浮、钢纤维下沉等施工问题,以水灰比、钢纤维体积率和粉煤灰替代水泥率为变化参数,研究了大流动性钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比和工作性能;确定了采用P·O 52.5水泥、密度等级900的陶粒、陶砂和Ⅱ级粉煤灰配制密度等级1 700、强度等级LC35的大流动性钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比;进行了烘干后立方体试块抗压强度试验,分析了钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土受烘干效应影响的立方体抗压强度损失率.     

溶蚀混凝土力学性能退化的试验研究

通过实验室试验研究了不同配合比混凝土力学性能随溶蚀时间的演化规律.试验设计变量主要为水灰比和骨料体积率,采用硝酸铵溶液加速混凝土溶蚀过程.试验结果表明：酚酞指示剂法能够较准确地表征混凝土的溶蚀深度,溶蚀深度近似与溶蚀时间的平方根成线性关系.混凝土弹性模量、抗压强度和劈拉强度均随着溶蚀时间的增长而减小,水灰比和骨料体积率对它们的减小速率有较大影响.与弹性模量相比,溶蚀对抗压强度和劈拉强度影响更大.当溶蚀损伤变量小于0.6时,溶蚀混凝土抗压强度模型与试验结果良好吻合.     

白鹤滩大坝低热水泥混凝土断裂性能试验研究

为正确评价白鹤滩大坝低热水泥湿筛混凝土断裂性能,在施工现场浇筑成型５组有效高度为２００～６００ｍｍ,初始缝高比为０．４的楔入劈拉混凝土试件,开展不同尺寸试件的断裂性能试验。根据试验结果,采用双 Ｋ 断裂准则对低热水泥湿筛混凝土断裂性能的尺寸效应展开分析。结 果 表明：不同尺寸试件起裂荷载与峰值荷载的比值为０．６６～０．８７;当试件有效高度达到５００ｍｍ 时,即可得到稳定的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能,分别为１．２６ＭＰａ·ｍ１／２,１．９８ ＭＰａ·ｍ１／２和３２０．７９Ｎ／ｍ。研究成果可为白鹤滩大坝开裂风险分析提供必要的材料参数。     

水灰比对混凝土塑性收缩裂缝的影响

试验研究了水灰比对新拌混凝土塑性收缩裂缝面积和水分蒸发速率的影响。结果表明，水泥和集料用量一定的的条件下，在0．35-0.65范围内，混凝土拌合物的水分蒸发速率随水灰比的增加而增大；混凝土塑性收缩面积最大值对应的水灰比约为0．5，当水灰比小于0．5时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而增大，当水灰比大于0．5时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而减小。     

机制砂全再生粗骨料混凝土的力学性能

为探究骨料类型、水灰比与石粉含量对机制砂全再生粗骨料混凝土力学性能的影响,制备了不同石粉质量分数（5%、10%和15%）和不同水灰比（0.50、0.37和0.32）的全再生骨料混凝土试件．以72个立方体试件用于抗压强度试验,72个圆柱体试件用于弹性模量试验．结果表明,合理的石粉含量能有效提高再生骨料混凝土的力学性能,但在不同的水灰比下,最佳石粉含量存在差异;当水灰比和石粉含量双因素交互作用时,水灰比为0.32、石粉质量分数为15%的再生混凝土力学性能达到最优．构建了机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度、弹性模量与水灰比、石粉含量的关系模型,计算结果的标准差与离散系数均不超过5%,模型精度良好．研究成果可为提高再生骨料混凝土力学性能及其工程应用提供理论依据．     

全再生骨料混凝土收缩性能试验研究

为了最大程度地利用废旧混凝土再生骨料并取得最佳综合效益,采用100%再生细骨料和再生粗骨料配制全再生骨料混凝土。考虑再生骨料是否进行预湿处理并变换水灰比、水泥强度进行配合比设计,开展了全再生骨料混凝土工作性能、抗压强度和收缩性能的试验研究。结果表明:通过合理的配合比设计和再生骨料预湿处理,全再生骨料混凝土的工作性能和抗压强度均可达到设计要求;自收缩增长率曲线具有不受水灰比和水泥强度影响的同一变化路径,但自收缩终值明显受水灰比影响;水泥强度相同时,干缩随水灰比的增大而增大;混凝土强度相近时,干缩随水泥强度的增大而减小;再生骨料不做预湿处理将导致全再生骨料混凝土的强度降低、收缩增大。该研究可为全再生骨料在预拌混凝土中的推广和应用奠定基础。     

高强混凝土柱小偏心受压性能尺寸效应试验研究

为了解高强混凝土柱小偏心受压性能的尺寸效应,进行了3组不同几何尺寸的高强混凝土柱小偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm,对比分析了其破坏形态、承载力、变形能力及截面应变分布规律,揭示了其尺寸效应规律。研究结果表明,高强混凝土柱的小偏心受压破坏形态和横截面应变分布规律基本相同,其尺寸效应不明显;高强混凝土柱的小偏心受压承载力和变形能力存在明显尺寸效应,随着截面尺寸的增大,其极限承载力的安全储备量减小,变形能力减弱。     

粗骨料体积分数对混凝土弹模和抗压强度的影响

为了研究粗骨料体积分数对早龄期混凝土弹性模量和轴心抗压强度发展的影响,本文针对水胶比为0.62、0.43和0.3的三种混凝土分别设计了粗骨料体积分数逐渐增大的系列混凝土配合比．保持混凝土的砂浆各组分不变,粗骨料体积分数从零逐渐增大,同一水胶比的系列混凝土28 d静力抗压弹性模量随粗骨料体积分数增大而单调显著增大,而其轴心抗压强度则呈现“先减小、后增大”的变化规律且变化趋势相对平缓．环境干燥下混凝土内部可蒸发水散失将降低水泥水化程度,混凝土的弹性模量和轴心抗压强度均低于密封养护下的同期值;水胶比越大,环境干燥的影响越大．本研究建议的基于水泥水化度发展预测混凝土弹性模量和抗压强度的模型,对不同水胶比、不同粗骨料体积分数、不同养护条件均适用,试验值和模型值吻合良好．     

再生砖骨料混凝土架构模型试验研究

通过试验研究水灰质量比、粒径级配、再生砖骨料和砂体积分数对混凝土抗压强度的影响以及灰砂质量比对水泥石抗压强度的影响,分析骨浆体积比、灰砂质量比、再生砖骨料和砂体积分数对混凝土架构贡献强度的影响. 结果表明,再生砖骨料混凝土的抗压强度随着水灰质量比的减小而增大,当骨料粒径为19~26.5 mm时抗压强度达到最大值;当再生砖骨料体积分数为30%~43.2%时,混凝土抗压强度和再生砖骨料构架贡献强度都随着再生砖骨料体积分数的增大而增大,且都随着砂体积分数的增大而增大;当灰砂质量比为0.33~1.33时,水泥砂浆试件的抗压强度随着灰砂质量比的增大而增大;当再生砖骨料体积分数为40%和43.2%时,灰砂质量比与再生砖骨料架构贡献强度以及骨浆体积比与再生砖骨料架构贡献强度均高度线性相关;再生砖骨料架构贡献强度高于混凝土强度,主要集中在再生砖骨料体积分数为40%~43.2%,特别是再生砖骨料体积分数为43.2%、砂体积分数为18%~26%.