孔隙对混凝土宏观力学性质的影响

目的研究混凝土孔隙结构参数对混凝土弹性模量、单轴强度等宏观力学性能及破坏规律的影响,建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,为以后改善混凝土的力学性质打下基础.方法将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,通过数值试验研究孔径、孔隙率对混凝土强度和弹性模量的影响规律.结果混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;抗拉抗压强度在同一孔径(孔隙率)下随着孔隙率(孔径)的增长呈对数下降;初始孔隙率越大,材料达到峰值应力时新破坏的面积越小;多孔径作用下的宏观力学性质是单一孔径力学性质的积分.结论混凝土中孔径分布和孔隙率对其弹性模量和强度均有较大影响.孔隙率相同时,多种孔径作用下的混凝土宏观力学性质是单一孔径作用下的宏观力学性质的加权平均值.     

温度对混凝土徐变的影响

基于水泥浆的微观结构和力学模型，研究了混凝土徐变发生的几种机理，揭示了徐变的生是由于混凝土在持载作用下混凝土内部水分的运动以及与外界环境发生水分交换而引起的.考虑环境温度升高加快了水泥的水化反应速率和水分的蒸发速率，混凝土的早期强度发展加快，收缩减小，因而徐变减少;另一方面，温度升高降低了水泥浆中水的粘滞性，又增加了混凝土的徐变.研究中采用了国外学者的试验图表，分析了环境温度升高时混凝土徐变的变化规律.研究结果表明，混凝土早期短时间暴露在炎热干燥的环境中有利于降低徐变，而长时间处于高温环境中(＜70℃)的混凝土的徐变将随温度的升高而增大.     

粉煤灰混凝土早期强度的现场调查与试验研究

采用试验研究和现场调查相结合的方法,研究粉煤灰混凝土早期强度的时变规律和影响因素,分析养护时间对粉煤灰混凝土抗压强度时变规律的影响,对比28d标准养护试块强度、同条件养护试块强度和实际结构强度三者的异同及不同构件类型的实际结构强度增长的差异。结果表明:(a)粉煤灰混凝土的后期强度随粉煤灰掺量的增加而增大;(b)粉煤灰混凝土的后期强度随着养护时间的延长而明显增大;(c)龄期为28d的粉煤灰混凝土,同条件养护试块的强度最高,标准养护试块的强度次之,实际构件的强度最低。     

不同环境温度下孔隙率对FGM薄板挠度的影响

对受横向载荷FGM薄板在不同环境温度下的弯曲变形进行了研究.考虑温度对材料物理力学性能的影响,基于弹性薄板理论,运用有限元法求解薄板挠度值,并与已有文献对比验证了本文计算的准确性.通过算例讨论了在不同边界条件下环境温度和孔隙率对FGM薄板挠度的影响.算例分析得:(1)环境温度和孔隙率对受载FGM薄板挠度变形影响显著;(2)薄板孔隙率分布不变时,薄板随环境温度的增加挠度变形不断增大;(3)在不同环境温度下,薄板挠度随孔隙率控制参数的增加而增大.     

基于等效时间的混凝土徐变模型

基于水泥浆的微观结构,研究了混凝土徐变发生的几种机理,指出徐变是由于荷载作用下混凝土内部水的运动以及与外界发生水交换而引起的.采用国外学者的试验数据,提出了基于等效时间的混凝土徐变模型,研究了不同养护温度(20℃,40℃,65℃)对混凝土徐变的影响.研究结果表明,环境温度升高加快了水泥的水化反应速率和水分的蒸发速率,混...     

混凝土初始损伤细观结构特性数值试验研究

细观结构特性是混凝土材料最重要的特性之一,细观结构参数的改变直接影响混凝土弹性模量、抗拉抗压强度等宏观力学性能变化.首先采用混凝土随机骨料模型进行混凝土细观数值试验,将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,使用有限元分析软件MSC.Marc,通过数值试验研究了孔径、孔隙率对混凝土抗拉抗压强度和弹性模量的影响规律.试验结果表明:混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;混凝土抗拉抗压强度随着孔隙率和孔径增大呈对数下降.其次,将数值试验结果与经验公式进行了对比,验证数值试验结果的正确性.最后,根据数值试验结果,建立了混凝土初始损伤与孔隙率和孔径之间的关系,描绘了细观尺寸下混凝土的初始损伤面,为建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,改善混凝土的力学性质打下了基础.     

环境温度对CFL增强RC梁承载能力的影响

对温度场中碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁在不同破坏模式下的承载能力进行理论分析.研究结果表明,环境温度的变化对CFL增强RC梁的承载能力有一定程度的影响:(1)当环境温度升高30K时,CFL厚度分别为0.1、0.2、0.3和0.4mm的增强RC梁的开裂载荷分别提高了5.37%、10.46%、15.9%和20.94%;(2)CFL厚度为0.1mm和0.2mm的增强RC梁的破坏模式为CFL拉断,其极限承载力随环境温度的升高呈下降趋势,但降低幅度小于3.5%;(3)CFL厚度为0.3mm和0.4mm的增强RC梁的破坏模式为混凝土压碎,其极限承载力随环境温度的升高呈上升趋势,但升高幅度小于3.5%.     

有压水环境中掺引气剂混凝土动态力学性能研究

为研究孔隙水形态对混凝土动态力学性能的影响,对不同引气剂掺量的混凝土在大气干燥环境和水压力环境下进行了动态压缩力学试验,测定了混凝土的孔隙结构和含水量,分析了混凝土的含水量、水压力和应变速率对混凝土强度的影响,结合孔隙结构进一步分析了孔隙水对混凝土强度影响的力学机理.研究发现：混凝土的应变率效应受到含气量和水压力的影响.含气量高的混凝土强度动态增强因子在水压力下呈线性增长;含气量较低的混凝土在低水压力(1 MPa)下也呈线性增长,但在高水压力(3和5 MPa)下呈非线性增加.通过对孔隙水力学效应的分析表明,在应变速率不高于10^-3/s时,混凝土孔隙结构改变对孔隙水力学效应的影响没有显著差异,孔隙水主要表现为黏滞效应;但在应变速率为10^-2/s,混凝土的孔隙率较低时,孔隙水具有超孔隙水压力的特性,能显著地提高混凝土的宏观强度.     

再生粗骨料制作渗透生态混凝土强度变化规律试验研究

再生粗骨料混凝土可较好的解决废弃混凝土的环境污染问题,但再生粗骨料的离散性大、水泥浆附着骨料、孔隙率高等缺陷制约了其制作再生混凝土的应用。研究如何改善透水混凝土配合比以再生粗集料空隙率、孔隙率、水灰比为配合比主要指标,采用体积法进行设计。本课题将再生混凝土技术与透水混凝土技术融合成透水混凝土,通过试验分析了再生粗骨料不同掺量的透水混凝土强度变化规律,在实验条件下,综合考虑混凝土强度和透水系数的要求,一定目标孔隙率下可确定符合要求的配合比,以促使其在工程应用的推广。     

隧道高性能多孔水泥混凝土孔隙率特性的试验研究

孔隙率是隧道路面多孔水泥混凝土的重要技术指标之一,保证多孔混凝土试件成型后或路面铺筑后的实测孔隙率与目标孔隙率基本一致,同时保证其具有足够大小的有效孔隙率,是高性能多孔混凝土隧道路面配合比设计的关键。依据隧道路面的功能要求,文章选定目标孔隙率为18%。级配对混凝土强度影响非常明显,随着10～15mm集料比例的增加,强度先增大后减小。当采用玄武岩等吸水率偏大的集料制备多孔水泥混凝土时,在有效孔隙率计算中应考虑集料吸水的影响。矿料级配对孔隙率的影响规律为:随着10～15mm集料比例的增大,计算孔隙率变化幅度很小,且与目标孔隙率(18%)接近;有效孔隙率呈增大的趋势,实测孔隙率先减小后增大;级配2#-2实测孔隙率最小且与目标孔隙率最接近。依据孔隙率及强度试验结果,选取级配2#-2为最佳级配。     

高强度混凝土水化热的研究

为了解高强度混凝土水化热温度的特点,从而为今后同类材料结构的温度控制打下基础,本文采用实测数据研究与理论分析相结合的方法,比较了高强度混凝土与普通混凝土在绝热温升和实测温度值方面的区别,论述了水化热温升对高强度混凝土强度发展的不利影响和对高强度混凝土冬季施工的有利影响,并讨论提出了高强度混凝土的温度控制标准,文章认为,对厚度超过1m的高强混凝土构件,应当采取相应的温度控制措施,控制构件的最高温度不超过70℃,构件内外最大温差不超过30℃。     

关于透水性混凝土试块振捣时间的探讨

透水性混凝土既要有一定的强度,又要有良好的透水性,成型方法与普通混凝土不同．本试验采用振动成型的方法,比较了不同水灰比、不同目标孔隙率下,不同振捣时间对透水性混凝土抗压强度、透水系数及孔隙率的影响．通过试验得出：振捣时间长短对透水性混凝土的抗压强度、透水系数、孔隙率有一定的影响,且存在一个合理的振捣时间．     

水化热引起的大体积混凝土墙应力与开裂分析

应用基于Arrhenius理论的混凝土绝热温升和徐变模型，考虑温度对早期混凝土水化热化学反应速率和徐变特性的影响，研究了大体积混凝土墙的温度应力和温度开裂问题，并提出了求解非线性微分方程的半解析法。研究中采用Bazant教授提出的裂缝带模型计算温度裂缝，采用半解析迭代法逐步加载计算温度、应力和裂缝的产生与扩展。研究结果表明，浇筑温度极大地影响材料的热学力学性质和结构的温升、温度应力和开裂。研究还揭示了不同养护地温度、应力和开裂的影响。     

影响再生骨料透水性混凝土性能各因素的实验分析

试验研究了再生粗骨料的粒径、水灰比、骨灰比和砂率四种因素对再生骨料透水性混凝土的抗压强度、有效孔隙率和透水系数三种性能指标的影响规律.结果表明：抗压强度随着骨料的粒径、水灰比和砂率的增加而增大,随着骨灰比的增大而降低;有效孔隙率随着骨灰比的增大而增大,随着粒径、砂率的增大而减小,随着水灰比的逐渐增大呈现先上升后下降的趋势;各因素对透水系数的影响与对有效孔隙率的影响规律是一样的.     

水饱和混凝土静力抗拉强度降低细观机理及本构模型

试验研究表明裂纹及孔隙中的自由水降低了混凝土的静力抗拉强度.本文根据表面物理学及水的特性探讨了自由水降低混凝土静力抗拉强度的细观机理,并根据拉伸荷载作用下混凝土中微裂纹的扩展规律和不同阶段微裂纹引起的混凝土非弹性柔度张量的变化,考虑自由水的作用,利用线弹性断裂力学建立了饱和混凝土的受拉本构模型.理论计算与试验应力-应变关系曲线的对比表明:理论模型可以较好地反映饱和混凝土的受拉力学特性.     

多孔混凝土排水基层路用性能研究

多孔混凝土作为路面的基层,应具有良好的物理性质和力学性质。文中通过室内试验与理论分析,给出多孔混凝土有效空隙率与全空隙率、渗透系数与空隙率的关系。得出多孔混凝土强度随龄期的发展规律,弯拉强度、劈裂强度与抗压强度的相关关系,抗压强度与空隙率的关系以及2种形式下的双对数疲劳方程;多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度,以及抗压弹性模量与轴心抗压强度的关系;多孔混凝土的温缩系数和干缩系数。     

多孔混凝土排水基层路用性能研究

多孔混凝土作为路面的基层，应具有良好的物理性质和力学性质。文中通过室内试验与理论分析，给出多孔混凝土有效空隙率与全空隙率、渗透系数与空隙率的关系。得出多孔混凝土强度随龄期的发展规律，弯拉强度、劈裂强度与抗压强度的相关关系，抗压强度与空隙率的关系以及2种形式下的双对数疲劳方程；多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度，以及抗压弹性模量与轴心抗压强度的关系；多孔混凝土的温缩系数和干缩系数。     

基于正交试验下水温对泡沫混凝土性能的影响

为了排除多因素对试验结果产生的误差,研究了不同用水温度对泡沫混凝土性能和内部孔隙的影响,设置正交试验(三因素三水平)得出最佳的水胶比为0.6、粉煤灰最佳掺量为15％,胶粉最佳掺量为2％.在此基础上设置七个不同的水温温度(15、20、25、30、35、40、45℃),通过采集泡沫混凝土试件抗压强度、干密度、吸水率试验数据...     

液氮泄漏对超导电缆管线槽混凝土物理力学性质的影响

高温超导输电技术利用液氮冷却辅助系统将超导电缆本体冷却至超导临界温度,实现导电体的大电流传输,具有低损耗、高效率、大容量输电的优点。针对高温超导电缆管线槽面临的极低温冻融作用问题,对不同冻融次数的C25混凝土开展超声波检测试验、单轴抗压强度试验与核磁共振试验。试验结果表明,冻融循环作用导致的混凝土超声波波速下降与抗压强度恶化集中在冻融初期,且混凝土超声波波速与单轴抗压强度均随着混凝土冻融次数的增加而逐渐降低;混凝土在经历4次液氮冻融后,超声波波速最大下降比例超过13.6%,之后趋于稳定;混凝土的抗压强度等级最大降幅超过28%,不同冻融循环次数的混凝土破坏形态基本同常温;最后结合核磁共振试验,从微观结构分析了C25混凝土孔隙特征随冻融次数的变化规律,随着冻融次数的增加,造成混凝土内孔隙比以及大孔数量的增加,使得混凝土内的密实度降低,造成混凝土冻融初期超声波波速与混凝土单轴抗压强度的降低。     

早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响

为降低负温给混凝土结构带来的内部损伤,采用压汞法测孔、扫描电镜微观形貌观察等实验手段,研究在不同温度早期受冻混凝土的孔径分布和微观结构及其抗压强度随龄期发展变化情况,探讨不同冻结温度下负温混凝土微观结构与宏观力学性能的关系。结果表明:早期养护温度越低,水泥石初始结构越疏松,<20 nm的凝胶孔含量明显降低,混凝土抗压强度较低;转入标准养护后,负温混凝土孔径趋于细化,抗压强度得以迅速增长,-5℃受冻的混凝土,转标准养护28 d后>200 nm孔含量几乎与标准养护28 d混凝土相当,抗压强度亦接近。但-10℃和-15℃受冻的两组混凝土中大孔含量仍略高于标准养护混凝土,抗压强度相对略低。