聚丙烯纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,促进废弃磷石膏的资源化利用。通过在磷石膏基体中掺入长度为3 mm和6 mm的聚丙烯纤维,共制作了78个立方体试件进行压缩试验,研究纤维掺量对磷石膏复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可提高磷石膏的延性,复合材料的抗压强度和弹性模量先随纤维掺量的增大而增大,超过一定值后,将随纤维掺量的增加而减小。对于3 mm长的聚丙烯纤维,掺量为2.5%时,其抗压强度达到最大值4.64 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加25%,弹性模量达到最大值3498 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了68%;对于6 mm长的聚丙烯纤维,掺量为1.5%时,其抗压强度达到最大值4.51 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加22%,弹性模量达到最大值3413 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了64%。     

现浇磷石膏抗压强度的试验研究

在改性研究及工程实践基础上,对磷石膏掺入磷渣微粉、熟石灰、水泥、减水剂和缓凝剂确定了9种材料配合比,按水灰比为0.43制作了52个立方体试件和33个棱柱体试件进行抗压强度试验,还按第7种配合比制作8个比例为1/2的墙体模型进行轴心受压试验,结合前期研究结果确定现浇磷石膏的抗压强度值.结果表明,棱柱体抗压强度约为立方体抗压强度的0.8倍,墙体中的现浇磷石膏抗压强度约为棱柱体抗压强度的0.68倍,材料容重可取14.0~15.0kN/m3.以工程实例为基础进行了可靠度分析,建议现浇磷石膏的材料分项系数取1.9,并给出了按本文材料配合比的抗压强度标准值及设计值.     

混凝土梁的断裂能及其尺寸效应的试验研究

为研究混凝土断裂性能及试件尺寸对其断裂能的影响,对含有预制切口的混凝土试件梁进行三点弯曲试验。试验采用线性位移传感器(Linear Variable Differential Transformers,LVDTs)测量试件梁跨中挠度δ,利用荷载-挠度曲线(P-δ)计算其断裂能。试验结果表明:同种尺寸试件梁的P-δ曲线会表现一定的差异性,但总体比较接近;不同尺寸试件梁的P-δ曲线性质相似,但是试件尺寸越大,P-δ曲线峰值越高。此外,混凝土断裂能表现出一定的尺寸效应,试件尺寸越大,断裂能越高。     

空间钢网格盒式筒中筒结构地震弹塑性响应分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构在地震作用下的弹塑性性能,利用有限元软件MIDAS建立结构数值模型,对其进行罕遇地震作用下弹性时程分析和弹塑性时程分析,并对结构顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层位移角等进行比较分析.通过结构弹塑性反应分析得到结构塑性铰损伤过程,得出该结构塑性铰发展及构件屈服顺序.结果表明:盒式筒中筒结构抗震防线明确,能够很好地实现基于性能的结构设计.     

往复荷载作用下混凝土梁的断裂性能

为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试件梁裂缝起裂阶段,梁名义刚度不变;裂缝稳定扩展阶段,梁名义刚度逐渐降低到0,承载力达到最大;裂缝失稳扩展阶段,梁名义刚度降低为负值,此时裂缝发展迅速。ESPI位移图能够直观反映混凝土的裂纹扩展过程,在加载初期,干涉条纹极少,可认为材料处于弹性变形阶段;加载中期,干涉条纹逐渐增多,卸载后只有少部分形变能够恢复,可认为进入弹塑性变形阶段;加载后期,干涉条纹增加迅速,试件变形较大。裂缝张开位移曲线荷载值相等时,加卸载路径曲线的斜率(裂缝长度/裂缝张开位移)接近,但裂缝长度会随着加卸载历史有所改变。     

基于骨料断裂率的混凝土断裂力学性能研究

为了从细观层次上研究混凝土的断裂力学性能,采用图像分析法计算了三点弯曲试验中试件断裂面上的骨料面积,得到骨料断裂率AF/A,定性分析了混凝土抗拉强度、抗压强度与骨料断裂率的关系。分析结果表明:骨料断裂率随混凝土强度提高而增大且逐渐趋近于50%。对比各断裂参数随混凝土骨料断裂率的变化规律发现,CMODc、CTODc和wc随骨料断裂率的变化较小,断裂能随骨料断裂率的提高先增大后减小,在AF/A为42.9%处取得最大值。