不同尺寸混凝土试件的动力特性探讨

通过对36组混凝土试件在不同加载速率下进行抗折试验,探索了试件尺寸对混凝土动态力学性能的影响规律。试验中采用混凝土试件尺寸分别为40 mm×40 mm×160 mm,100 mm×100 mm×400 mm和150 mm×150 mm×600 mm3种,加载速率分别为0.5、5、50和500 mm/min4个等级。研究结果表明:混凝土抗折强度随着加载速率增加而增大;在同一加载速率下,混凝土抗折强度随着尺寸增加而减小;大尺寸的混凝土试件动力强度增加更为明显;同一加载速率下,不同试件尺寸混凝土试件的破坏模式没有明显差别,这一特征使得可以将不同尺寸混凝土结构的动力破坏过程分析进行简化。     

重塑红棕色玄武岩残积土的残余强度试验研究

以重塑红棕色玄武岩残积土为研究对象,利用环剪仪对不同干密度、不同含水率的土体进行了不同加载方式下的多级环剪试验。探求了在大剪切位移下,土样干密度、含水率、加载方式及剪切速率对土体峰值强度和残余强度的影响。试验表明:试样的剪应力-剪切位移关系曲线呈应变硬化型,试样的状态对其峰值强度和残余强度均有影响,且该土样的峰值强度和残余强度差值较小。相同干密度的试样在同一加载方式下,各强度指标随含水率的变化趋势近似一致。峰值强度、残余强度、内摩擦角指标都随着剪切速率的增加而明显增大,但剪切速率对凝聚力指标的影响在不同的加载方式下并不一致。     

自然湿度及水饱和状态下混凝土率效应的试验研究

对尺寸为ф300 mm×600 mm的自然湿度及水饱和圆柱体混凝土试件进行了4种应变速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)、10~(-2)s~(-1))下的静动态单轴压缩试验。试验结果表明,混凝土的强度随加载速率的增大而增大,水饱和混凝土比自然湿度混凝土强度要低。两种湿度混凝土的峰值应变、弹性模量随加载速率的增加总体呈增大的趋势。     

水环境下的混凝土湿度影响因素试验

采用电热恒温鼓风干燥箱对不同强度等级、最大骨料粒径、试件尺寸的混凝土试件进行干燥,将干燥后试件置于水中自由吸水,分析其含水率和饱和度的变化规律,建立不同混凝土试件湿度随吸水时间变化的预测方程。结果表明:混凝土湿度随浸泡时间的延长而增大,强度等级越低,最大骨料粒径越小,比表面积越大,吸水速率越快,含水率越高。浸泡时间为72 h时,C15、C20、C30混凝土饱和度分别已达96.88%、96.59%、97.70%;随浸泡时间的继续延长,饱和度增加速度变缓。混凝土吸水过程近似可划分为近似线性吸水阶段、非线性吸水阶段、近似饱和阶段。     

不同尺寸混凝土的动态峰值应力-应变关系及峰后软化特性的研究

采用电液伺服大型多功能动静三轴仪对不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下不同尺寸(150,300,450 mm)的立方体混凝土试件进行单轴动态压缩试验,对不同尺寸混凝土动态物理力学参数(峰值应力、峰值应变)、实验破坏机理及峰后应变软化进行分析,并对不同尺寸混凝土在不同的应变速率下的软化性能进行研究。研究结果表明混凝土峰值应力、峰值应变都随试件尺寸增大而降低;混凝土强度随着应变速率的增加而增加;峰值应变后,随着试件尺寸增加,应力-应变曲线斜率绝对值增加,延性减小;试件尺寸为150 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而愈加明显,且软化程度呈增加趋势,试件尺寸为300 mm和450 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而变得越来越弱化,当应变速率增加到一定值时,软化现象又变得明显;在同一应变速率下,随试件尺寸的增加软化现象越来越明显。     

不同水压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪分析了准150 mm×300 mm的混凝土圆柱体试件在不同水压(0、2、5 MPa和10 MPa)、不同加载速率(10-5、10-4、10-3/s和10-2/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的峰值应力对应变速率的敏感性随围压的增大而增大,峰值应变随围压和应变速率的增大都呈增加的趋势;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大趋势,随围压增大变化并不明显;吸能能力随应变速率的增大而增大,而随围压的增大呈先增强后减弱的趋势。     

渠道防渗混凝土三轴力学破坏特性试验研究

文中利用混凝土材料三轴试验系统,针对前海灌区渠道水工混凝土防渗材料开展力学破坏实验研究.分析研究了混凝土试样三轴应力应变特征与加载速率之间关系,以及围压对混凝土试样三轴力学特征影响特性,分析得出:高加载速率可提升三轴强度,无机材料掺率或砂率愈大,则加载速率促进强度增长效应愈显著;峰值应变随无机材料掺率增大,但随砂率为先增后减变化;三轴强度、峰值应变均与围压为正相关关系,但水胶比参数降低,则围压促进强度增长幅度及峰值应变增长幅度均减小.研究成果可为农业灌区水利工程中混凝土材料设计应用提供重要参考.     

真实水荷载对混凝土强度影响的试验研究

为了了解混凝土材料在水环境中的力学性能,本文试验研究了混凝土在水中及三轴应力状态下的抗压强度特性。试验在大型多功能静动三轴仪上进行,混凝土试件采用Φ100mm×200mm圆柱体试件,试验中考虑了不同的水荷载作用方式、围压和湿度含量的影响。试验的水荷载作用方式分为机械围压(试件密封)和真实水围压(试件不密封)两种。围压大小分别为0、2和4MPa。为了确定湿度对混凝土强度的影响,进行了干燥和饱和两种湿度混凝土的三轴压缩试验,并进行对比。试验研究表明,试件密封条件下,干燥和饱和混凝土的强度均随围压增加且效应明显,但干燥混凝土比饱和混凝土的围压效应更显著;在试件不密封条件下,混凝土三轴强度比密封条件下的强度低。试件不密封条件下,饱和混凝土的三轴强度接近其单轴强度,但干燥混凝土强度降低较大。文中还基于混凝土内部孔隙水压力和外部水荷载的相互作用机理,对试验结果进行了初步解释。     

支护工程钢纤维喷射混凝土试验研究

对支护工程中钢纤维喷射混凝土进行了试验研究,结果表明：随着钢纤维用量的增加,喷射钢纤维混凝土的抗拉强度、抗折强度和弯曲韧性指数有不同程度的增加,而抗压强度没有明显的改善.根据试验结果,提出硅灰的适宜掺量范围在5%～7%之间.探讨了硅灰和钢纤维的增强、增韧机理,建立了喷射钢纤维混凝土的密实-骨架模型.     

基于细观刚体弹簧元的轻骨料混凝土力学性能数值模拟

采用基于二维细观刚体弹簧元的数值方法,模拟了轻骨料混凝土静态加载下的力学性能,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析.得出的主要结论为:加载边界无约束试件的抗压强度与峰值应变相对于有约束试件分别降低31.4%、55.6%;立方体试件抗压强度、峰值应变随尺寸的增大而减小,100mm×100mm×100mm、200mm×200mm×200mm非标准立方体试件抗压强度换算系数分别为0.95和1.09,峰值应变换算系数分别为0.91和1.08,通过数值模拟得到了棱柱体试件单轴受压、单轴受拉状态下的应力应变关系全曲线,并给出了单轴拉压强度之间的关系.与试验结果的比较分析表明,二维刚体弹簧元数值方法能较好地预测轻骨料混凝土的静态力学性能,可以用于分析轻骨料混凝土结构.     

PVA纤维增强混凝土的弯曲韧性

为了掌握具有高强度和弹性模量的聚乙烯醇纤维(PVA)增强混凝土的抗弯韧性,对PVA纤维混凝土的弯曲韧性进行了系统试验,测定了不同纤维掺量纤维混凝土梁的荷载—挠度全曲线。基于美国ASTM方法,分析了PVA纤维增强混凝土的弯曲韧性。研究表明:PVA纤维可显著提高混凝土抗弯韧性和变形能力,纤维掺量为0.78kg/m3、1.0kg/m3和1.3kg/m3时,韧性指数I5分别比素混凝土提高2.89、2.82和3.24倍,I10分别比素混凝土提高4.33、5.08和6.29,I30分别比素混凝土提高7.91、7.98和8.83。在纤维体积率相同情况下,PVA纤维混凝土抗弯韧性高于聚丙烯纤维混凝土;PVA纤维使混凝土由脆性破坏变为延性破坏。     

钢纤维对超高性能混凝土强度的影响研究

运用常规的混凝土力学性能试验,研究钢纤维种类及体积掺量对混凝土力学性能的影响,依据工程实际,通过力学性能试验及理论分析等方法,以抗压、抗折强度提高量作为评价指标,分析了四种体积掺量和不同种类钢纤维配制成水胶比为 0. 4 的胶砂试件的抗压、抗折强度增长情况及流动度情况,并采用 SPSS 软件进行相关方差分析。结果表明: 钢纤维掺量在 0. 5% ～ 2. 5% 之间时,试件抗压强度较基准试件提高了 7. 1% ～ 67. 2% 、抗折强度较基准试件提高了 2. 2% ～ 67. 0% 。体积掺量为2. 5% 时,抗压强度可达 69. 5 MPa,比基准试件提高 67. 2% ; 抗折强度可达 15. 2 MPa,比基准试件提高 67. 0% 。相同掺量下微细纤维的流动度优于长纤维的流动度,掺加钢纤维后能有效防止混凝土开裂,不同种类及不同掺量钢纤维均对抗压、抗折强度有显著的影响。研究成果可为低水胶比高强度的超高性能混凝土选取钢纤维提供参考和依据。     

非晶合金纤维增强水泥砂浆性能试验研究

以钢纤维为对比,研究了不同掺量的非晶合金纤维对水泥砂浆流动性、抗压和抗折强度的影响,提出了预测非晶合金纤维混凝土抗折强度的经验公式,并采用扫描电子显微镜观察纤维与基体的粘结状态。结果表明:与钢纤维相比,非晶合金纤维显著提高了砂浆的力学性能。1.0%掺量下非晶合金纤维增强砂浆28 d抗压强度和抗折强度与未掺纤维试样相比分别增加了28.6%和51.9%,与相同掺量下钢纤维增强砂浆相比分别增加了9.9%和14.5%。非晶合金纤维抗拉强度高,抗腐蚀性能强,在砂浆中分散均匀,与砂浆基体粘结良好,在较低掺量下即可有效提高砂浆的抗压和抗折强度,增加砂浆的韧性。     

击实黏土剪切断裂韧度的试验研究

为研究黏性土剪切断裂韧度,研制了土体剪切断裂韧度测试仪,对黏性土进行了断裂韧度测试,验证了使用线弹性断裂力学来简化土体断裂韧度研究的合理性,并进行相关试验探讨了试样干密度、含水率和剪切速率对断裂韧度值的影响。结果表明:断裂韧度与试样干密度呈正相关,即随试样干密度的增大,土体断裂韧度值也增大,并拟合了两者之间的经验计算式;含水率对断裂韧度有很大影响,当含水率为13%~17%时,断裂韧度随含水率的增加先增后减,即存在一个断裂韧度值最大的最优含水率;当剪切速率在0.5~6.0 mm/min时,相对于干密度和含水率而言,剪切速率对断裂韧度值影响较小,同时土体含水率、裂缝深度、试样尺寸等因素均对土体断裂韧度有较大影响,需要对其进行深入研究。     

基于小型湿喷机施工的喷射混凝土性能评价

为研究喷射混凝土性能更接近于现场实际湿喷工况(大型湿喷工艺)的室内浇筑工艺,以9组C40纤维喷射混凝土为例,通过测试其回弹率、一次喷射厚度、凝结时间、密度、抗压强度、弯曲韧性和干缩变形等性能指标,对比了在混凝土拌和物中掺加速凝剂快速搅拌振动成型制作试件(搅拌振动工艺)和应用小型湿喷机喷射施工(小型湿喷工艺)两种工艺下所得混凝土性能之间的差异。结果表明:与搅拌振动工艺相比,小型湿喷工艺成型混凝土试件的凝结时间、密度、抗压强度与大型湿喷工艺更吻合;小型湿喷工艺还能测试回弹率、一次喷射厚度,可用于评价湿喷混凝土的可喷性。     

PVA纤维对混凝土抗裂与增韧效应影响的研究进展

对高抗拉强度和高弹性模量的聚乙烯醇(PVA)纤维在影响混凝土抗裂与增韧效应方面的研究进展和存在的问题进行了综述。在改善抗裂性能方面,PVA纤维提高了混凝土的抗塑性开裂能力和极限拉伸值等性能,我国大型水利水电及水运工程已经开始采用PVA纤维提高混凝土的抗裂性;在韧性提高方面,研究主要集中在纤维掺量、混凝土强度、钢筋配筋率等因素对混凝土弯曲韧性的影响上。认为应在PVA纤维增韧材料的设计理论、裂缝形成与扩展的机制、PVA纤维混凝土本构方程等方面开展进一步的研究。     

不同纤维及掺量对混凝土的强度影响规律分析

为研究不同纤维与混凝土基质的协同变形作用,针对单掺ＰＶＡ纤维、单掺ＵＰＥ纤维以及两者混合掺入3类情况的试样不同龄期不同掺量的强度特性进行了试验分析,研究显示:ＵＰＥ纤维与混凝土的结合性比ＰＶＡ纤维好,但难分散,试样的离散性较大;混合纤维（ＵＰＥ和ＰＶＡ纤维体积掺量1∶1）混凝土比较经济,综合力学性能也最高,其抗折强度最佳掺量为0．4％,此时抗折强度为6．6ＭＰａ,提高率为24．1％;抗压强度达49ＭＰａ,提高率为8％;折压比为0．135,提升14．4％。     

含白云石粗骨料超高性能混凝土的性能试验研究

为了降低超高性能混凝土(UHPC)中水泥等胶凝材料的用量,掺入白云石粗骨料(CDA),制备了含CDA的UHPC,并探讨了粗骨料含量和钢纤维体积掺量对UHPC抗压强度、弯曲强度、弹性模量、单轴拉伸性能以及耐磨性能的影响。结果表明:随着CDA含量的增加,UHPC弹性模量的显著提升,而抗压强度和弯曲强度则先上升后下降;钢纤维体积掺量的增加,增大了含CDA的UHPC的抗压强度、初裂强度、峰值强度和断裂耗能,降低了试件历经磨损后的质量损失和磨损深度,优化了其单轴拉伸性能和耐磨性能;当CDA含量为200 kg/m³、钢纤维体积掺量为1.5%时,制备的UHPC各项性能综合最佳。研究成果可供超高性能混凝土研究人员参考。     

橡胶混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究橡胶混凝土的弯曲疲劳性能,将粒径为0.54 mm的橡胶颗粒以不同掺量掺入混凝土中,制成橡胶混凝土试件进行轴压试验与轴拉试验,测其应力-应变曲线,计算出弹性模量和泊松比。进行四点弯曲静载试验及ABAQUS数值模拟,得到极限荷载、峰值挠度和荷载-挠度曲线,试验结果与数值模拟结果较接近,验证了数值模型的可靠性。使用疲劳软件Fe-safe分析等幅及变幅加载下橡胶混凝土弯曲疲劳寿命,结果表明:无论是普通混凝土还是橡胶混凝土,在等幅循环荷载下,应力水平越高,弯曲疲劳寿命越低;各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命都比普通混凝土的大,且橡胶掺量越多弯曲疲劳寿命越大;在变幅荷载作用下,随着橡胶掺量的增大,混凝土的弯曲疲劳寿命也越大;随着变幅等级增多,各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命均降低,且变幅等级越多,弯曲疲劳寿命越低。     

不同砂率及骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响

为研究不同砂率和骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响,开展了塑性混凝土力学性能测试和三点弯曲切口梁断裂试验,分析了不同配合比塑性混凝土物理力学韧度和表观形态,揭示了不同砂率和骨料粒径塑性混凝土断裂韧度的演化规律。结果表明:不同砂率和骨料粒径下的塑性混凝土强度和断裂韧度变化过程差异明显,随着砂率由45%增大至85%,塑性混凝土强度和断裂韧度在骨料粒径为0~5 mm时均下降明显,5~10 mm时均呈上升趋势,但断裂韧度上升幅度较低;骨料粒径为10~20 mm时,试件强度的变化规律与5~10 mm时相似,总体呈上升趋势,随着砂率由45%增大至85%时断裂韧度先下降后上升;同一配合比条件下塑性混凝土强度、特征荷载和断裂韧度随骨料粒径变化的变化规律较一致。