低温下等强橡胶集料混凝土的脆性初探

脆性是混凝土性能的重要指标，尤其在低温环境中．为研究低温下橡胶集料混凝土（CRC）的脆性特征，配制了橡胶集料体积掺量分别为0、5％、10％和15％，强度等级相等的橡胶集料混凝土，测试了其在常温（20℃）和低温（-25℃）环境下的力学性能，从力学和断裂面两个角度分析了低温下橡胶集料混凝土的脆性特征．结果表明，橡胶集料混凝土的断裂面粗糙度比普通混凝土大，低温下能够吸收更多的非弹性变形能，屈服强度增加，脆性降低，延性增强．     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

不同环境下混凝土动态直接拉伸特性研究

在MTS810电液伺服万能试验机上对47个哑铃形混凝土试件进行了不同应变速率(10-5～10-0.3s-1)下的直接拉伸试验,系统研究了两种湿度、两种温度混凝土在不同加载速率下抗拉强度、初始弹性模量、泊松比、临界应变,以及吸能能力与应变速率之间的关系.试验结果表明,混凝土速率敏感性是由混凝土中自由水产生的粘滞性以及破裂形式的改变引起的;随着含水量的增加,混凝土的拟静态强度有降低的趋势,对应变速率的敏感性有所提高;在低温条件下混凝土的拟静态强度较室温条件下有所提高,对应变速率的敏感性却有所降低.     

基于声发射参数的混凝土循环加卸载动态损伤破坏特性研究

对5种不同几何尺寸与不同配合比的混凝土试件进行了不同加载速率下的单轴压缩试验,同步进行了声发射(AE)数据的采集;在对比分析AE参数与应力应变关系的基础上,进行了不同加载速率下的混凝土损伤机理与破坏机制研究;通过分析不同加载速率下的应力应变全曲线,研究了循环加卸载中的损伤破坏特性的速率效应;构建了基于AE参数的损伤变量模型,并基于该模型进行了动态损伤特性分析.结果表明:混凝土的峰值应力与弹性模量随加载速率的提高而增大,表现出明显的规律性;但峰值应变随加载速率的变化而表现出较大的离散性.峰值应力前的AE能量随加载速率的提高而增加;加载速率越大,上升幅度越大,峰前释放的能量越大,混凝土内部破坏越严重,残余能量不足以维持试件继续承受更多的循环加卸载而直接进入破坏阶段;峰后可完成的循环加卸载次数随着加载速率的提高而减少.在不同加载速率下材料损伤破坏的路径不同,但损伤起点与破坏终点是重合的;随加载速度提高,损伤破坏的路径变短,加载速率差异越大,损伤破坏路径差异越大;混凝土在不同应力阶段的损伤程度及破坏形态与加载速率有较强的相关性.加载速率的提高改变了混凝土的能量释放过程与方式,形成了不同的损伤破坏机制,在不同加载速率下的损伤破坏机理存在较大差异.     

低温高应力下水工沥青混凝土粘弹特性实验研究

为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参数与不同温度和加载应力的关系研究,结果表明,Burgers模型可以很好的反映水工沥青混凝土减速及等速蠕变两个阶段的粘弹特性,在低温和高应力条件下表现出更强的温度依赖性和敏感性.研究成果为水工沥青混凝土的工程应用提供数值计算依据.     

加载速率对不同温度状态石灰岩力学性能影响的试验研究

借助美国MTS810电液伺服材料试验机和高温炉,对常温和600℃两种温度状态下石灰岩试件进行不同加载速率下的单轴压缩试验,得到石灰岩力学性能随加载速率的变化规律。结果表明:常温时,石灰岩岩样在3×10-4~3×10-3 mm/s的低应变率范围内,加载速率对峰值应力和弹性模量影响不大,在加载速率为3×10-3~3×10-1 mm/s的区段内,峰值应力和弹性模量均呈明显上升趋势;600℃时,峰值应力和弹性模量随加载速率增加变化不大。常温时,不同加载速率下石灰岩岩样均为竖向劈裂破坏,且在3×10-3~3×10-1 mm/s的加载速率区段中,随加载速率的增加,劈裂面逐渐增多;600℃时,石灰岩岩样在不同加载速率下均为剪切破坏。     

低温环境对叠层橡胶支座变形特性影响的试验研究

为探索低温变化对叠层橡胶支座变形特性的影响,利用沈阳冬季寒冷环境温度对两种叠层橡胶支座在不同温度下进行刚度对比试验,证明了低温变化对橡胶支座垂直压缩刚度均有较大影响,对水平刚度影响随橡胶支座胶质及制作工艺不同而不同,同时也证明了橡胶支座水平刚度随压应力增大而增大,以及往复水平荷载作用下两种橡胶支座的水平刚度变化特性,设计使用叠层橡胶支座时,应给出不同环境温度下的垂直压缩刚度及水平刚度·     

钢管橡胶混凝土柱滞回性能数值分析

为研究橡胶混凝土的单轴受压力学性能,得到钢管橡胶混凝土在单轴受压荷载作用下的应力-应变全曲线.试验采用位移加载控制方式获取了不同配合比相应的应力和应变数据,并采用ABAQUS混凝土塑性损伤模型验证,计算分析了不同长细比参数控制下普通钢管混凝土柱和钢管橡胶混凝土柱的滞回性能.研究结果表明:橡胶钢管混凝土柱虽然具有良好的变形性能,但由于其承载力大幅下降,橡胶钢管混凝土柱的耗能性能低于普通钢管混凝土柱.钢管橡胶混凝土柱的抗震性能评价仍需进一步研究.     

重载和温度作用下橡胶沥青应力吸收层的抗裂性能

目的探索沥青路面应力吸收层的防裂效果,提高重载及低温环境下沥青路面的使用寿命.方法运用ABAQUS软件建立含裂缝沥青路面三维有限元模型,通过分析对比沥青路面面层层底σ_(11)、σ_(22)、σ_(33)、τ各应力值及路表弯沉值,确定橡胶沥青应力吸收层合理厚度和弹性模量;在低温状态下,分析橡胶沥青应力吸收层的厚度和弹性模量分别对沥青路面面层表及面层底的拉应力及剪应力的影响,从而确定橡胶沥青应力吸收层在低温和重载环境下的防裂效果.结果在重载交通作用下橡胶沥青应力吸收层推荐的厚度为3 cm,弹性模量为800 MPa;在低温状态下,橡胶沥青应力吸收层的厚度对面层底的拉应力影响很大,而弹性模量对面层底部拉应力的影响很小.结论橡胶沥青应力吸收层对沥青路面裂缝的产生起到很好的抑制作用,能消散面层与基层之间力的作用从而延缓反射裂缝的发生,延长路面的使用寿命.     

温度循环退化模型的橡胶混凝土可靠寿命预估

提出了修正Coffin-Manson模型的加速寿命评估方法.进行混凝土温度循环加速寿命试验,以相对质量和相对动弹性模量作为竞争失效退化因子,运用修正Coffin-Manson模型建立混凝土温度循环加速因子模型,用线性回归算出加速因子参数估计值,得到正常温度循环应力下的加速因子值和失效寿命,并运用最佳线性无偏估计得到正常温度循环应力下的可靠度函数.研究结果表明:随着橡胶颗粒的加入,温度循环作用下混凝土相对动弹性模量的下降速率降低,混凝土温度循环应力下退化起主导作用的为相对动弹性模量,普通混凝土和橡胶混凝土试件在正常温度循环应力下,可靠度为60%的可靠寿命分别为8.69和12.83 a.     

变速率加载下有侧压混凝土强度和变形特性

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室最新研制和改造的大型混凝土静、动三轴试验系统 ,进行了 6 4块普通混凝土试块在 4种常定侧应力等级和 4个数量级加载速率的混凝土双轴压试验 .系统地探讨了有侧应力作用时 ,混凝土在不同加载速率下的受压变形和强度特性 .在此基础上 ,建立了以应变和八面体应力空间表示的有恒定侧压混凝土在不同加载速率下的破坏准则 ,为地震区的混凝土结构、海上混凝土采油平台和核防御壳等结构受动态双轴压组合荷载作用的分析奠定了可靠的基础 .     

温度历程对早龄期混凝土抗裂性的影响

采用温度-应力试验机,研究了两种骨料组合的大坝混凝土在绝热、温度匹配及20℃恒温养护模式下的综合抗裂性,并以绝热模式的混凝土成熟度为基准,控制恒温与温度匹配模式试验开始降温的时间和降温速率(0.5-1.0 ℃/h).结果表明:绝热养护模式下混凝土应力发展较快,开裂温度较高,两种混凝土的抗裂性能差别较显著;另两种模式下,...     

混凝土动态劈拉特性及损伤机理研究

利用大型多功能静动力三轴仪分别进行了干燥混凝土与饱和混凝土试件在不同应变速率下的动态劈拉试验.对混凝土的物理力学参数进行了统计分析,研究了加载速率、湿度对混凝土劈拉强度的影响.结果表明:干燥混凝土与饱和混凝土的劈拉强度随应变速率的增大而提高,饱和混凝土的劈拉强度对应变速率更为敏感;低应变速率下,饱和混凝土劈拉强度低于干燥混凝土的,而在高应变速率下饱和混凝土强度更高.建立了干燥混凝土与饱和混凝土在不同应变速率下的应力、时间曲线与同步声发射参数之间的对应关系,在此基础上对比分析了干燥混凝土与饱和混凝土劈拉损伤特性.     

氟醚橡胶热分解规律及动力学研究

用热失重分析方法(TGA),研究了氟醚橡胶在氮气中的热分解规律,并探讨了不同升温条件和不同失重阶段氟醚橡胶的热分解动力学.研究结果表明：在氮气中,氟醚橡胶的热分解过程可分为两个阶段;不同升温速率下其热分解反应机理相同;升温速率越大,氟醚橡胶的分解温度越高.应用等转化率法(Friedman 微分法),在不假设反应机理函数的情况下,分析了氟醚橡胶热分解在不同转化率时的活化能,其平均值为241.4 kJ/mol;同时用Coats-Redfern法分析得出氟醚橡胶在不同升温速率时的热分解动力学参数基本相同.结合两种分析方法提出：氟醚橡胶在氮气中的热分解活化能E为244.3 kJ/mol,最理想的热分解反应机理函数为幂函数法则,其积分形式为g(α)=α3/2.     

冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质

采用分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验,探讨了冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质.试验结果与分析显示:在冲击荷载作用下,橡胶的加入可以使沥青混凝土的塑性明显增强.沥青混凝土的动力强度与冲击韧性都是温度与应变率的函数,材料在常温25℃时的强度与韧性...     

高韧性混凝土组合桥面铺装层间应力简化计算方法

为研究高韧性混凝土组合桥面铺装层间应力简化计算方法,采用ANSYS有限元分析,探讨钢-STC-SMA结构厚度、环境温度、桥面纵坡等对层间应力的影响规律,建立轻型组合桥面铺装层间应力估算模型,提出层间最大剪应力、最大法向拉应力简化计算公式. 研究结果表明： SMA厚度、STC厚度、环境温度、桥面纵坡等对层间应力有不同程度的影响;在最不利荷载组合下,不计桥面纵坡时,层间最大剪应力变化范围为0.38~0.55 MPa（常温）、0.35~0.55 MPa（高温）;层间最大法向拉应力变化范围为0.18~0.23 MPa;层间应力随着桥面纵坡的增加而线性增加,纵坡从0%增加到8%,层间最大剪应力升幅为9.4%（常温）、12.0%（高温）,层间最大拉应力升幅为12.0%（常温）、12.5%（高温）;通过纵坡坡度修正,建立高韧性混凝土组合桥面铺装层间应力通用计算公式,并与实桥有限元计算结果对比,误差在9%以内,说明本文提出的计算方法可用于估算不同纵坡下高韧性混凝土组合桥面铺装层间应力.     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

温度和湿度对P-CNT自感知混凝土压敏性的影响

为研究温度与湿度对自感知混凝土(SSC)感知性能的影响,通过低温等离子体改性处理技术对碳纳米管(CNT)进行官能团嫁接,使其在水性体系下获得较好的分散性,并将改性后的CNT(P-CNT)加入混凝土中制备P-CNT/SSC传感器,通过改变含水率与温度条件研究P-CNT/SSC传感器的极化效应与循环加载下的自感知性能。试验结果表明:过高或过低的含水率均不利于SSC的感知性能,其中变化最为明显的是饱水状态下的P-CNT/SSC传感器,其应力敏感系数下降89.8%,并且压敏曲线极不稳定;在变温试验中,P-CNT/SSC传感器的电阻率与温度之间呈现负相关性,高温和低温下的应力敏感系数相较于常温组试件,分别下降了约35.66%和44.53%,并且压敏曲线整体出现了上移或下滑的趋势;P-CNT/SSC传感器在工程应用中的最佳测试环境为常温、自然含水率。     

泡沫混凝土吸能机理试验研究

利用Hopkinson压杆,以试验数据为依据,研究了4种不同密度的泡沫混凝土材料在冲击载荷下的动态力学压缩性能.通过相同加载速率下对泡沫混凝土的动态力学性能比较,得到了高应变率下的泡沫混凝土随着孔隙率降低其最大破坏应力与弹性模量均增大这一变化规律.同时对泡沫混凝土抗冲击和吸能机理进行了探讨.     

普通混凝土和橡胶混凝土弯曲损伤过程的声发射研究

研究了不同强度的普通混凝土及橡胶混凝土在静态弯曲加载条件下的抗弯性能及其破坏过程的声发射性能.力学性能测试结果表明,橡胶混凝土的抗折强度高于同等抗压强度的普通混凝土.采用声发射系统对加载全程进行了信号采集.结果表明,随着普通混凝土强度的提高,弯曲过程中的声发射信号的活度减小,而信号的强度增大.橡胶混凝土的声发射信号的活度和强度均小于普通混凝土.对声发射信号的强度和活度的分析表明,在相同加载条件下,橡胶混凝土的损伤程度比相同抗压强度的普通混凝土小,这与两种混凝土反映出的宏观性能的差异是一致的.应用声发射信号定位研究了混凝土的损伤区域,定位分析结果与实际观察结果一致.