高性能再生骨料混凝土试验研究

目的采用再生骨料配制高性能再生骨料混凝土,研究其单轴受压应力-应变行为,为再生骨料混凝土结构的数值分析提供理论基础.方法通过改变再生骨料的取代量,研究再生骨料对高性能再生骨料混凝土的强度、渗透性、抗冻耐久性及单轴受压应力-应变行为的影响.结果试验配制的高性能再生骨料混凝土28 d抗压强度超过70 MPa,抗冻等级达F300,得出单轴受压应力-应变曲线,并对其进行数值模拟,两者吻合较好.结论采用再生骨料能够配制出高性能再生骨料混凝土,其单轴受压应力-应变曲线与普通混凝土具有相似的规律,随着再生骨料取代量的增加,高性能再生骨料混凝土延展性得到提高,且数值拟合单轴受压应力-应变曲线相关性高,可用于分析混凝土的本构关系.     

再生混凝土轴心受拉应力-应变关系

设计了轴心受拉试验装置,考虑再生粗骨料取代率、钢纤维体积掺量和长径比等因素,对再生混凝土轴心受拉性能进行了试验研究,提出了与现行规范相衔接的轴心受拉本构方程。结果表明:再生混凝土轴心受拉的裂缝形态、断面特征等与普通混凝土存在较大差异;随着取代率增大,再生混凝土的抗拉强度呈下降趋势,受拉峰值应变略微增大;添加钢纤维之后,在一定范围内,抗拉强度随钢纤维掺量增加显著提升,但受拉峰值应变先增加后减小;钢纤维长径比的增加使得抗拉强度提升,但同时降低了受拉峰值应变。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验研究

为了探讨钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土试件轴向拉伸力学性能的影响，以钢纤维体积掺量为1%、1.5%、2%，聚丙烯纤维体积掺量为0.1%、0.15%、0.2%，设计了9组钢纤维和聚丙烯纤维混杂试件，开展配筋钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验。结果表明：钢-聚丙烯混杂纤维有利于提高混凝土抗拉强度，混杂纤维体积掺量是影响抗拉强度和峰值应变的重要因素，钢纤维体积掺量1.5%和聚丙烯纤维体积掺量0.15%混杂对混凝土受拉性能改善效果较好。     

钢纤维混凝土环向受拉全过程曲线试验研究

提出了研究钢纤维混凝土受拉性能的一种新的试验方法，成功地量测出钢纤维混凝土环向受拉的应力—应变全过程曲线；应用微裂缝开展理论，对钢纤维混凝土环向受拉全过程作了宏观过程和微观机理的分析；同时利用５组１０个不同纤维情况的环状试件的试验结果，对全曲线进行了数值模拟．     

钢纤维混凝土环向受拉全过程曲线试验研究

提出了研究钢纤维混凝土受拉性能的一种新的试验方法，成功地量测出钢纤维混凝土环向受拉的应力－应变全过程曲线，应用微裂缝开展理论，对钢纤维混凝土环向受拉全过程作了宏观过程和微观机理的分析，同时利用５组１０个不同纤维情况的环状试件的试验结果，对全曲线进行了数值模拟。     

弯曲荷载作用下钢纤维混凝土碳化性能

实际情况中荷载会对混凝土的耐久性退化规律产生影响,通过开展弯曲荷载作用下钢纤维混凝土的快速碳化试验,研究钢纤维掺量以及应力状态、应力水平对钢纤维混凝土碳化深度的影响规律.结果显示:弯曲荷载对钢纤维混凝土的碳化深度产生了影响,钢纤维混凝土的碳化深度在弯曲拉应力作用下增大,并且随着拉应力水平的提高持续增大;一定水平的弯曲压应力对于钢纤维混凝土的碳化起到抑制作用.适量的钢纤维能够降低弯曲荷载对基体混凝土碳化深度的影响,但当纤维掺量较大时,这种降低效果不再明显.本次试验中,体积掺量为1.5%的钢纤维混凝土在各种应力状态下的碳化深度均为最小,并且受荷载水平的影响也最小.     

钢纤维混凝土轴心受拉性能试验研究

研制出应用辅助刚性架加载和两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件,在普通试验机上进行了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试试验,研究了钢纤维含量特征值、钢纤维类型对钢纤维混凝土轴心抗拉强度和应力-应变全曲线的影响规律,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度计算公式和轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式,为工程应用提供了有价值的参考.     

集束型玻璃纤维混凝土轴拉、弯曲和断裂性能

为掌握不同掺率耐碱集束型玻璃纤维混凝土的力学韧性,本文对不同体积掺率的耐碱集束型玻璃纤维混凝土和钢纤维及粗聚烯烃纤维混凝土进行了轴拉、四点弯曲韧性和三点切口梁断裂试验。分析了纤维掺率对耐碱集束型玻璃纤维混凝土力学性能的影响规律,并和同体积掺率的钢纤维和粗聚烯烃纤维混凝土进行了比较。试验表明:耐碱集束型玻璃纤维混凝土轴拉性能优于同体积掺率的粗聚烯烃纤维混凝土,轴拉强度和极限拉应变均略高于同体积掺率的钢纤维混凝土;耐碱集束型玻璃纤维体积掺率为0. 75%时,弯曲韧性值和峰值强度比素混凝土分别提高了191. 73%和11. 47%,断裂韧度和断裂能比素混凝土分别提高了28. 16%和268. 69%,该掺率下耐碱集束型玻璃纤维混凝土弯曲韧性指标和断裂力学指标增幅较大。     

钢纤维再生混凝土劈拉强度试验研究

通过钢纤维再生混凝土立方体试件的劈拉强度试验,研究了钢纤维体积分数(0.0%～2.0%)、3种钢纤维类型(MF,SF,BF)、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸变化对再生混凝土劈拉性能的影响.结果表明:钢纤维的加入显著提高了再生混凝土的劈拉强度,当纤维体积分数超过1.5%后,钢纤维再生混凝土的劈拉强度接近甚至超过天然钢纤维混凝土;钢纤维类型对再生骨料钢纤维混凝土影响显著,钢纤维对再生混凝土和天然混凝土的增强效果比较接近,其中BF钢纤维增强效果最好;尺寸效应对钢纤维再生混凝土的影响比天然钢纤维混凝土显著;再生骨料处理方法对钢纤维再生混凝土的劈拉强度也有一定的影响;现行钢纤维混凝土劈拉强度计算公式仍适用于钢纤维再生混凝土.     

LC40全轻页岩陶粒钢纤维混凝土三轴受压试验研究

利用大连理工大学的大型静、动真三轴试验机,对强度等级为LC40的全轻页岩陶粒混凝土和掺入钢纤维的钢纤维页岩陶粒混凝土进行了等比例三轴受压试验.试验中,观察了试件的破坏形态,测得了试件的三轴受压极限强度、塑性应变、峰值应变、总应变以及应力-应变曲线.结果表明,全轻页岩陶粒混凝土以及掺入钢纤维以后的钢纤维陶粒混凝土在三轴受压状态下,强度和变形较单轴受压有显著增大,并伴随有明显的平台流塑现象.因此,在工程设计中将应力平台流塑段强度及其对应的塑性应变作为轻骨料混凝土的设计强度和设计应变.最后,基于八面体应力空间建立了其相应的破坏准则,拉、压子午线与静水压力轴在高压应力区有交叉点,其破坏曲面是闭口的、子午线光滑、外凸的曲线,且钢纤维页岩陶粒混凝土的破坏包络面被相应的不掺钢纤维的页岩陶粒混凝土所包围.     

再生骨料混凝土的力学性能

采用再生骨料配制再生骨料混凝土(RAC),研究其力学性能,特别是单轴受压应力-应变性能.通过改变再生骨料的取代量,研究再生骨料对RAC力学性能的影响.研究结果表明:随着再生骨料取代率的增加,RAC的强度会略有降低;RAC的单轴受压应力-应变曲线与普通混凝土相近,随着再生骨料取代量的增加,RAC的延展性得到提高;采用数值计算模型和损伤模型构造RAC的本构关系,回归曲线与实测单轴受压应力-应变曲线的吻合较好,特别是数值模型,基本上能够真实地再现应力-应变曲线,可用于混凝土结构的计算分析.     

混凝土与钢纤维混凝土双轴拉伸与拉压作用的试验研究

对素混凝土与钢纤维混凝土在双轴拉伸与拉压应力作用下的性能进行了试验研究。试验结果表明：混凝土双轴拉拉伸强度低于单轴拉伸强度，在双轴拉压区段抗压强度随拉应力的增加而降低，钢纤维的掺入（掺量不太高）对混凝土的破坏形态影响不很明显，但使混凝土限拉应变有所增加，同时给出了混凝土在双轴拉伸与拉压区段实用的极限强度准则。     

基于试验二维随机骨料再生混凝土抗压强度研究

制作42个再生混凝土立方体试块并测试其立方体抗压强度,基于二维随机骨料理论推导符合试验用粗骨料级配的二维骨料分布曲线,生成二维随机骨料混凝土有限元模型模拟其抗压强度并与试验结果进行对比.结果表明：再生混凝土抗压强度总体上随再生粗骨料取代率的上升而降低,但再生粗骨料取代率为50%时,试验与有限元模拟结果均存在强度升高的变异现象.随着再生粗骨料取代率的上升,再生混凝土抗压强度峰值应力对应的平均应变有所延后.     

钢纤维混凝土抗压试验及数值模拟

为研究C40钢纤维混凝土的抗压性能,本文制作了5种不同掺量的(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)钢纤维混凝土试块共15块进行静态压力试验,得到不同掺量钢纤维混凝土的立方体抗压强度,并观察其破坏状态。然后运用Abaqus模拟建立了相应的有限元模型,得到相应掺量的Mises应力云图与应力应变曲线。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度显著提高,并在掺量为1.5%时抗压强度最大,但在纤维掺量达到2%时抗压强度降低。因此,钢纤维混凝土的抗压性能受到钢纤维掺量的显著影响,这对于钢纤维混凝土的工程应用具有重要的指导意义。     

钢纤维再生混凝土劈拉和弯拉强度试验研究

为了研究钢纤维体积率和再生粗骨料取代率对破碎卵石混凝土劈拉和弯拉强度的影响规律，设计制作了钢纤维体积率为0%、1%、2%，再生粗骨料取代率为0%、10%、20%、30%、40%的15组试件，并开展了劈裂抗拉和四点弯曲试验。试验结果表明：钢纤维再生混凝土的劈拉和弯拉强度受钢纤维体积率影响较大，两者均随钢纤维体积率的增加而增大，再生粗骨料取代率对二者的影响较小，两者均随再生粗骨料取代率的增加呈现先增大后减小的趋势，且都在再生粗骨料取代率为30%时达到最大值。根据试验数据，提出了钢纤维再生混凝土劈拉强度和弯拉强度的函数关系式。     

再生混凝土力学性能试验

为在土木工程实践中进一步推广应用再生混凝土,进行再生混凝土单轴受压条件下力学性能试验研究.探讨水灰比、再生骨料类型、再生细骨料取代率以及基体混凝土强度等因素对再生混凝土受压力学性能的影响规律,获得再生混凝土应力-应变全曲线,分析峰值应力、峰值应变、横向变形系数以及弹性模量的变化规律,建立再生混凝土应力-应变全曲线方程.通过再生混凝土界面显微结构的分析,提出添加矿物掺合料可改善再生混凝土强度和耐久性的建议.     

玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤本构模型研究

为探究玄武岩纤维混凝土单轴受拉状态下的受力行为，采用等效应变假定理论，建立玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤演化方程。结合相关试验数据对考虑纤维影响的材料参数进行标定，得到单轴受拉损伤本构模型。通过试验曲线与理论曲线对比分析，验证损伤本构模型的准确性。以玄武岩纤维混凝土-钢筋梁三分点加载为例，运用该本构模型进行结构有限元分析，数值模拟结果与试验结果吻合程度较高，表明运用该损伤本构模型对结构受力进行分析具有可行性。     

再生混凝土单轴力学性能指标统一计算方法

对大量再生混凝土单轴力学性能试验资料进行整理分析,基于统计分析方法,在借鉴普通混凝土力学模型的基础上,对不同取代率下再生混凝土的各种力学性能指标进行统一分析,提出了适用于不同取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和轴心受拉峰值应变的统一计算公式,建立了再生混凝土单轴受压、受拉的应力‐应变全曲线表达式,并将公式计算结果与试验结果进行对比。结果表明：计算结果与试验结果吻合较好;提出的再生混凝土单轴力学性能指标统一计算公式精度较高。     

高延性混凝土单轴受压本构模型研究

通过9组不同配合比高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)试件的单轴受压试验,研究了纤维的横向约束作用对HDC试件单轴受压破坏形态的影响,分析了纤维掺量、粉煤灰掺量、水胶比和砂胶比对HDC单轴受压应力-应变曲线特征点的影响.根据HDC单轴受压应力-应变曲线的形状和特点,采用三种模型,建立了HDC的单轴受压本构模型方程;依据最小二乘法,对HDC单轴受压本构模型进行参数分析发现,采用模型2和模型3得到的拟合曲线与试验曲线吻合较好,其中模型2最接近于试验曲线.     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.