玄武岩纤维混凝土冲击劈拉特性研究

利用直径100 mm的SHPB试验系统,对不同纤维体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行平台巴西圆盘试验,研究其在冲击荷载作用下的劈裂拉伸特性。试验结果表明:BFRC的静态劈拉强度和静态抗压强度随纤维体积掺量的增大呈先增大、后减小的变化趋势;随着冲击弹速的提高,BFRC的冲击劈拉强度及冲击劈拉韧度不断增大,表现出明显的冲击强化效应;掺入玄武岩纤维可以有效提高BFRC的冲击劈拉性能,使得同一弹速下BFRC的冲击劈拉强度和冲击劈拉韧度较素混凝土普遍增大;基于本文的试验条件及配合比,玄武岩纤维的相对最优体积掺量为0.2%。     

氯离子对混凝土力学及声学性能的影响

研究了受NaCl溶液腐蚀后混凝土的力学及声学性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析弱化机理。结果表明:腐蚀期间混凝土的静态力学性能及纵波波速变化规律相类似,均有明显的降低,且随腐蚀时间增长呈先增大后减小的趋势;混凝土受静压力荷载作用时,自由水通过孔隙水压力,改变了试件内部的应力分布,促进了内部缺陷的扩展;Cl-与水泥水化产物发生化学反应,产物体积大,强度低,破坏了原有结构。Cl-对混凝土具有显著的腐蚀弱化作用,极大地削弱了混凝土静态力学和声学性能。     

灰粉比对苯丙乳液基水泥复合填缝料剪切性能的影响

制备了一种适用于机场水泥混凝土道面接缝的苯丙乳液基水泥复合填缝料(SCS),采用HS-3001B型剪切试验装置研究了不同灰粉比(水泥与无机粉料质量比)对SCS剪切性能的影响.结果表明:随着灰粉比增大,SCS的剪切强度及剪切模量显著提高,其剪切破坏形态由"内聚破坏"向"粘结破坏"转变,SCS在剪力作用下的负荷位移减小;适当增大灰粉比可显著提高SCS的剪切断裂伸长率、剪切峰值应变和剪切韧性;此外,结合扫描电镜分析可知,合理增大灰粉比可改善SCS的内部结构,进而提高其抗剪强度、剪切变形性能及剪切韧性.     

混凝土在酸侵蚀环境下的静动抗压强度研究

本文利用HYY系列液压伺服试验系统和φ100 mm分离式霍普金森压杆试验装置,对在pH =2.5的酸溶液中浸泡60d的混凝土试件静动态抗压强度展开研究.试验结果表明:经腐蚀后的混凝土试件,由于物理化学作用,其静动态抗压强度均有不同的下降;静态抗压强度较养护刚结束时下降了7.38 MPa,降幅22.55％,并且只有同龄期时正常环境下混凝土静压强度的59.44％;动态抗压强度强度下降明显,同时具有显著的应变率效应.     

不同温度及加载速率对混凝土冲击变形韧性影响

利用Φ100 mm SHPB分离式霍普金森压杆装置研究不同温度及加载速率下混凝土冲击变形韧性。结果表明,高温后混凝土峰值、流动应变及冲击韧性均随加载速率增加而增加,应变率效应显著;试件峰前韧性比不断降低,峰后韧性比及韧性转化比逐渐升高;同一加载速率下温度升高总体上使混凝土峰值应变及流动应变增大、冲击韧性降低,试件峰前韧性比呈上升趋势,峰后韧性比及韧性转化比逐渐下降;200℃时其冲击韧性在低应变率下相对较小,在高应变率下超过常温水平。     

冲击荷载下纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性

为探究纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性,本研究利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆装置,分别对素混凝土及体积掺量为0.1％、0.2％、0.3％、0.5％的纳米碳纤维混凝土试件开展冲击压缩试验,对比分析了混凝土在5组不同应变率水平下混凝土的动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性的变化特征.结果表明:各掺量下纳米碳纤维对混凝土动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性均具有不同程度的增强作用.纳米碳纤维掺量为0.3％时对动态抗压强度的增强效果最佳;纳米碳纤维仅在0.2％掺量时对混凝土动态弹性模量表现为提升作用,其他掺量下反而使其动态弹性模量有所下降.素混凝土及纳米碳纤维混凝土的动态抗压强度、冲击韧性和动态弹性模量均随应变率水平的提高而逐渐增大,表现出显著的线性关系.动态峰值应变、极限应变虽整体上随应变率的上升呈递增趋势,但二者并不存在明显的线性相关性.适量纳米碳纤维的掺入能够发挥小尺寸效应及增强、阻裂作用,改善基体的微观结构,提升混凝土在冲击荷载作用下的动态受压力学特性.     

混凝土冲击破坏的分形研究

利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验装置,对混凝土进行不同应变率等级的冲击压缩试验,研究了冲击破坏后混凝土试件碎块的尺度分布规律及其分形特征.结果表明:随着应变率的提高,试件破碎程度逐渐增大,碎块平均尺寸不断减小,碎块质量分布由粗粒端向细粒端移动;冲击破坏后混凝土试件的碎块尺度分布具有明显的分形特征,其冲击破坏分维值随应变率的增大近似呈幂函数式增长,且冲击破坏分维越大,试件碎块平均尺寸越小,试件破碎越严重;混凝土冲击破坏分维的变化与其动态力学性能指标间具有密切联系,随着冲击破坏分维的增大,动态压缩强度、动态峰值应变及动态压缩韧性均不断增大.     

不同玄武岩纤维掺量的早强混凝土劈裂拉伸强度研究

配制了体积掺量为0％、0.1％、0.2％和0.3％的玄武岩纤维增强早强混凝土,利用液压试验装置,对其3d、7d及28 d的劈裂拉伸性能进行测试,并对纤维改善因子(FII)进行了分析.试验结果表明:除了纤维掺量为0.3％的3d劈裂拉伸强度略有降低外,其余掺量对早强混凝土各龄期的劈裂拉伸强度均有不同程度的提升,且当掺量为0.2％时增强效果最佳;BC1和BC2组混凝土试件劈裂拉伸强度在7d龄期时增长量最大,28 d次之,3d最小,而BC3组试件的劈裂拉伸强度增长量则随着龄期的增长而逐渐增加,且前期增长迅速,后期较为缓慢.     

氧化铝空心球及玄武岩纤维对混凝土动力特性的影响

以氧化铝空心球为轻集料,玄武岩纤维为纤维增强材料制备轻质混凝土,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验系统,研究了不同应变率下素混凝土、玄武岩纤维混凝土、氧化铝空心球混凝土以及玄武岩纤维-氧化铝空心球复合混凝土的动态力学性能。结果表明:随着应变率的提高,四种试件的动压强度、动压韧性、动压比韧性及破坏程度均不断增大,表现出显著的应变率相关性;掺入氧化铝空心球使得试件破坏程度增大,动压强度及动压韧性减小,动压比韧性提高;掺入玄武岩纤维可以有效降低试件的破坏程度,并对试件具有明显的强韧化效果;通过复掺氧化铝空心球及玄武岩纤维,可以制备得到具有良好吸能特性的轻质混凝土。     

纳米碳纤维增强混凝土的介电特性

为研究纳米碳纤维增强混凝土的介电特性,发现纳米碳纤维增强混凝土对电磁波的反射与损耗规律,采用波导法测试纤维掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的纳米碳纤维增强混凝土在1.7～2.6 GHz频率范围内的介电常数。分别从相对复介电常数实部、相对复介电常数虚部、损耗角正切等方面分析了纤维掺量、频率对纳米碳纤维增强混凝土介电特性的影响,并对比分析0.3%纤维掺量下纳米碳纤维和普通碳纤维对混凝土材料介电特性的影响。结果表明:纳米碳纤维的掺加提高了混凝土材料相对复介电常数实部和虚部、损耗角正切,增强了混凝土材料对电磁波的损耗能力;纤维掺量越大,纳米碳纤维增强混凝土介电特性越强,对电磁波的损耗能力越大;纳米碳纤维对混凝土材料介电特性的提高效果强于碳纤维。