不同骨料组分混凝土立方体抗压强度尺寸效应试验研究

为了研究强度等级和骨料组分对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响,对强度等级分别为C20、C40和C60,边长分别为100、150、200 mm共135组混凝土、水泥砂浆和水泥净浆立方体试件进行抗压试验。结果表明:强度等级对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响较大,边长200 mm的C40与C60混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度分别约为C20混凝土的1.61倍与1.85倍;骨料组分对立方体抗压强度的尺寸效应有一定影响,其中,尺寸效应受粗骨料影响较明显,边长200 mm混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的2.7倍,细骨料对尺寸效应的影响较弱,水泥净浆立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的88%。提出了混凝土立方体抗压强度尺寸效应律的计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

不同骨料组分混凝土立方体抗压强度尺寸效应试验研究

为了研究强度等级和骨料组分对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响，对强度等级分别为C20、C40和C60，边长分别为100、150、200mm共135组混凝土、水泥砂浆和水泥净浆立方体试件进行抗压试验。结果表明：强度等级对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响较大，边长200mm的C40与C60混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度分别约为C20混凝土的1.61倍与1.85倍；骨料组分对立方体抗压强度的尺寸效应有一定影响，其中，尺寸效应受粗骨料影响较明显，边长200mm混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的2.7倍，细骨料对尺寸效应的影响较弱，水泥净浆立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的88%。提出了混凝土立方体抗压强度尺寸效应律的计算式，计算结果与试验结果吻合良好。     

箍筋约束混凝土轴心受压性能尺寸效应研究

采用高宽比为3∶1的棱柱体试件,进行了不同截面尺寸箍筋约束混凝土试件的轴心受压试验。试件分为4组,每组3个相同试件,各组试件截面边长分别为108 mm、200mm、250 mm、370 mm。为保证各组试件具有相同的混凝土约束效率,采用相同的箍筋形式,箍筋直径和间距等参数也与截面尺寸保持相同比例,以研究试件截面尺寸对箍筋约束混凝土试件的轴心抗压强度、峰值应变、延性的影响。结果表明：各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致,荷载-轴向应变曲线的下降段随试件截面尺寸的增大而变陡;各组试件约束混凝土的轴心抗压强度基本相同,尺寸效应不明显;峰值应变随试件截面尺寸的增大而明显降低,截面尺寸为370 mm试件的峰值应变为108 mm试件的49%,表现出明显的尺寸效应。     

水淬钢渣混凝土应力-应变全曲线试验研究

对6组尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件进行单轴受压试验,研究了钢渣细骨料替代率和设计强度等级两个因素对钢渣混凝土的棱柱体强度、峰值应变、极限应变、弹性模量、泊松比以及应力-应变关系的影响。结果表明:钢渣细骨料替代率为60%时,钢渣混凝土强度最高,性能最好;弹性模量随着钢渣细骨料替代率的增大而增大,但增大幅度逐渐减小;混凝土强度相同时,其极限应变随钢渣细骨料的掺量增大而减小。通过线性回归得到了钢渣混凝土的峰值应变与替代率、抗压强度的关系式,取代率不同的钢渣混凝土的泊松比在受力过程中差异较大。对无量纲化应力-应变全曲线拟合,拟合结果与实测结果吻合较好。     

混杂纤维超高性能混凝土力学性能尺寸效应

为研究钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土（HF-UHPC）的力学性能尺寸效应规律,考虑纤维参数的影响,对不同尺寸HF-UHPC试件开展立方体抗压强度和轴心受压力学性能试验.结果表明：随着钢纤维掺量和钢纤维长径比的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应更加显著;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应变化幅度较小,呈现先减后增趋势;试件弹性模量的尺寸效应受混杂纤维参数影响很小,可忽略不计.此外,基于试验结果揭示了试件抗压强度尺寸效应产生机理,并建立了试件抗压强度尺寸效应律参数的计算公式,可用于不同尺寸试件的抗压强度计算.     

钢纤维水泥基复合材料弹性模量和峰值应变的研究

通过对不同微钢纤维掺量的9种配合比的钢纤维水泥基复合材料单轴压缩试验,研究了微钢纤维掺量对水泥基复合材料弹性模量和峰值应变的影响。试件采用150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块。单轴受压试验获得了棱柱体试件的轴心抗压强度、峰值应变和弹性模量,并系统分析了微钢纤维体积掺量对上述参数的影响。在试验结果基础上,分别给出了可以考虑微钢纤维掺量影响的弹性模量和峰值应变与轴心抗压强度的拟合公式。     

混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

采用刚性辅助架法获得混凝土棱柱体试件的单轴受压应力-应变全曲线。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件单轴受压性能之间的关系。对混凝土棱柱体试件单轴受压性能的尺寸效应进行系统研究,重点分析混凝土强度等级对混凝土棱柱体受压的峰值应力、应变、极限应变及弹性模量等尺寸效应的影响,并对这些力学性能参数的尺寸效应系数提出建议。     

海洋骨料混凝土力学性能试验研究

为了研究海洋骨料混凝土的力学性能，以海砂取代率、强度等级、减水剂与水泥质量比、复掺矿物掺合料类型、拌养用水和粗骨料类型为变化参数，设计并制作了44组共132个试件，进行轴心受压静力单调加载试验，观察其受力破坏过程及形态，获取试件轴压应力-应变曲线、重要物理及力学性能指标，分析各变化参数对其物理及力学性能指标的影响规律，提出了海洋骨料混凝土各强度指标之间的换算关系式和轴压应力-应变本构方程。结果表明：C30以上强度的海洋骨料混凝土呈珊瑚骨料劈裂破坏形态；各参数对海洋骨料混凝土干密度影响不大，变幅为1 983～2 143 kg/m3；海洋骨料混凝土峰值应变范围为3.59×10-3～6.3×10-3；随海砂取代率的增加，试件力学性能指标上下波动变化；强度等级对其弹性模量、峰值应力及峰值应变影响显著；复掺偏高岭土和硅灰的海洋骨料混凝土力学性能较好；减水剂与水泥质量比对峰值应变影响显著，但对其他力学性能影响不大，变幅在14%以内；拌养用水对其峰值应力有一定影响；珊瑚粗骨料混凝土的延性及耗能均小于同强度的碎石混凝土，差幅为6%～48%。     

海水海砂再生混凝土的基本力学性能

利用海水、原状海砂及再生粗骨料,制备了设计预期强度为C20~C50的海水海砂再生混凝土。通过240个标准立方体(150 mm×150 mm×150 mm)和96个棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件,完成了工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,研究了海水海砂再生混凝土的基本力学性能;最后基于试验数据,得到了海水海砂再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度关系公式以及弹性模量与轴心抗压强度关系公式。结果表明:海水海砂再生混凝土工作性能良好,C40和C50强度等级的坍落度比一般再生混凝土分别提高5%和33%;立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄期变长而增加,且长期强度趋于稳定;与普通混凝土相比,海水海砂再生混凝土7 d立方体抗压强度提高13%~52%,28 d抗压强度降低约5%,90 d抗压强度降低约15%,180 d抗压强度降低18%~29%;海水海砂再生混凝土28 d弹性模量比普通混凝土略有降低,降低幅度在14%以内;再生粗骨料对混凝土力学性能、工作性能的影响大于海水海砂。     

普通混凝土与高强混凝土抗压强度的尺寸效应

通过对27组边长为100,150,200mm,强度等级为C20,C40和C60的普通混凝土和高强混凝土立方体试件进行抗压试验,系统研究了不同强度等级普通混凝土和高强混凝土试件立方体抗压强度的尺寸效应,建立了强度等级与立方体抗压强度尺寸效应的关系,得到了普通混凝土和高强混凝土抗压强度尺寸效应的临界尺寸和临界强度,提出了立方体抗压强度尺寸效应律的计算公式,并通过试验数据验证了该公式的适用性.试验结果表明：普通混凝土与高强混凝土的立方体抗压强度均具有较明显的尺寸效应现象,强度等级越高,尺寸效应越明显,C20混凝土立方体抗压强度尺寸效应度约为C60混凝土的55%.     

再生粗骨料混凝土弹性模量规律的试验分析

为了研究再生粗骨料对再生混凝土弹性模量的影响规律,本文针对两种不同来源的再生粗骨料,设计了6种不同替代率、3个龄期,且强度等级分别为C30及C40的再生混凝土试件共198个进行了轴心抗压强度试验以及静力受压弹性模量试验,并对弹性模量试验数据运用最小二乘法原理分别进行多项式函数拟合以及高斯函数拟合。结果表明:随着再生粗骨料替代率的增加,再生混凝土轴心抗压强度及其弹性模量整体均呈降低的趋势,各龄期的混凝土强度及弹性模量变化规律基本相似;不同来源的再生粗骨料混凝土强度呈相同变化趋势,且原强度大的再生粗骨料混凝土强度也相对增大;以5次多项式函数模型拟合得出的函数式可用于预测再生粗骨料混凝土的弹性模量。     

混凝土受压力学性能统一计算方法

目前国内对普通混凝土(C60以下)、高强混凝土(C60～C100)和超高强混凝土(C100以上)的力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处计算结果误差较大,且适用性较差。本文通过对国内大量的普通混凝土、高强混凝土和超高强混凝土轴心受压试验研究资料的重分析发现混凝土强度等级在C10～C140范围时其各力学性能指标均具有连续变化规律。本文基于统计分析方法,提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系数、轴心抗压强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和混凝土轴心受压应力-应变全曲线等统一计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。本文研究成果对进一步开展混凝土结构的非线性有限元分析和设计具有参考价值。     

结构加固用水泥基灌浆材料力学性能尺寸效应试验研究

力学性能尺寸效应是水泥基材料的一种自然现象。采用市售的三种加固灌浆料,分别测定端面尺寸为100 mm×100 mm和150 mm×150 mm两种尺寸试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、棱柱体抗压强度、抗折强度和静压受力弹性模量,各试件成型数量在30组以上,试验得出三种加固灌浆料的立方体抗压强度尺寸效应换算系数范围为0.81~0.87,平均值为0.84;劈裂抗拉强度换算系数范围为0.77~0.87,平均值为0.82;轴心抗压强度换算系数范围为1.0~1.03,平均为1.0;抗折强度换算系数范围0.82~0.88,平均为0.86;静压受力弹性模量尺寸效应系数范围为0.89~0.96,平均为0.92。抗压强度随着强度提高,换算系数降低,而弹性模量的规律相反。分析表明,与混凝土相比,加固灌浆料C-S-H凝胶体积含量高、骨料小、水胶比低是造成尺寸效应显著的原因。     

再生粗骨料含量对混凝土力学性能的影响

本实验目的是研究再生粗骨料取代原来混凝土中石子的含量后对混凝土力学性能的影响,再生粗骨料的来源为废弃混凝土。将其按要求压碎后以0~100%的取代率(中间级差为10%)取代原混凝土中的石子含量,得到11种再生混凝土。在每种取代率的混凝土下制作3个标准混凝土立方体试块(150 mm×150 mm×150 mm),3个标准混凝土棱柱体试块(150 mm×150 mm×300 mm),3个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试件共得到33个标准混凝土立方体试块,33个标准混凝土棱柱体试块,33个150 mm×150 mm×550 mm试件。然后按照标准试验方法进行力学性能试验。通过实验测得不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应力应变变化曲线、弹性模量等力学性能指标之间的关系。实验结果表明:当粗骨料取代率不断增加后,再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度呈现不断上升趋势,抗折强度呈现先上升后降低趋势,而弹性模量总体呈现下降趋势。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

PVA纤维增强型水泥基复合材料高温后力学性能试验

为了研究聚乙烯醇（PVA）纤维增强型水泥基复合材料高温后的力学性能,对30组共90个试件进行了力学性能试验,测得材料的立方体抗压强度、抗折强度、弹性模量、轴心抗压强度以及棱柱体单轴抗压应力-应变全曲线,并与相应基体的力学性能进行对比分析。结果表明:当加热温度低于200 ℃时,PVA纤维的掺入可有效改善水泥基复合材料的抗折强度和棱柱体单轴受压峰值荷载后的延性性能和韧性性能,降低弹性模量,对立方体抗压强度和棱柱体轴心抗压强度影响不大;温度高于200 ℃后,抗折强度、弹性模量和峰值荷载后的延性性能与韧性性能与基体接近,立方体抗压强度和轴心抗压强度均低于基体,轴心抗压强度下降幅度远远大于立方体抗压强度。     

低温养护粉煤灰混凝土棱柱抗压性能的试验研究

通过寒冷季节制作的粉煤灰混凝土棱柱试件的轴心受压试验,考察了冬季施工的养护温度以及棱柱尺寸对粉煤灰混凝土棱柱受压性能的相互影响,对比了外掺粉煤灰混凝土与基准混凝土的力学性质。试验结果表明,严寒环境下低温养护对混凝土抗压强度和弹性模量的发展有不利影响;外掺粉煤灰则有利于低温养护条件下混凝土的抗压强度增长;混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和峰值割线模量均随试件尺寸的增加而增加,这表明在寒冷季节浇筑混凝土时,一定试件尺寸有利于试件保温,对混凝土强度发展有利。     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究

现行混凝土结构设计方法是基于小尺寸构件的试验研究建立起来的,但混凝土结构存在尺寸效应现象,由此导致其对于大尺寸构件设计的科学性与合理性有待进一步研究。使用北京工业大学结构试验中心的40000kN多功能压力机,进行钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究。按照相似关系设计3组正方形截面钢筋混凝土柱试件,其几何尺寸分别为:200mm×200mm×900mm、400mm×400mm×1800mm、600mm×600mm×2700mm。在试验基础上,对比分析各试件的破坏特征、极限承载力、应力-应变曲线。结果表明,在一定的尺寸范围内,随着钢筋混凝土柱几何尺寸的增加,其按现行规范计算公式所得承载力值更接近相应的试验实测值,即承载力计算公式的可靠性降低;钢筋混凝土柱轴心受压的峰值应变随其几何尺寸增大而减小。     

短切玄武岩纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应

为了研究短切玄武岩纤维混凝土试件尺寸变化对其基本力学性能的影响,对不同纤维长度（15,25 mm）、纤维体积掺量（0.1%,0.2%）、基体混凝土强度等级（C30,C40）的330个短切玄武岩纤维混凝土（BFRC）试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度试验并对试验数据处理,以尺寸效应度反映尺寸效应规律。研究结果表明:玄武岩纤维混凝土立方体抗压强度试件的尺寸换算系数受混凝土的强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的影响较小;轴心抗压强度的尺寸效应随混凝土强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的增大均有所提高;劈裂抗拉强度随混凝土强度等级变化,其尺寸效应不明显,但随纤维长度的减小及纤维体积掺量的增加,尺寸效应有增大趋势;混凝土强度等级和纤维长度的改变对混凝土弯曲抗拉强度的尺寸效应影响不大,但随纤维体积掺量的增加,尺寸换算系数先减小后变大。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料受压弹性模量试验研究

采用尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱试件对聚乙烯醇纤维水泥基复合材料PVAECC进行轴心受压弹性模量的试验研究。采取连续加载的方式,通过应力-应变曲线获取原点切线模量以及一定应力比下的割线模量。对不同试验标准下的弹性模量取值进行分析对比,研究PVA纤维体积分数以及材料抗压强度对弹性模量的影响。试验表明,PVA-ECC材料的弹性模量随材料抗压强度的提高而提高,且PVA纤维掺量对水泥基复合材料的弹性模量有一定影响。