不同煤矸石粗骨料替代率下混凝土的低温力学性能研究

为研究煤矸石粗骨料对C40混凝土低温力学性能的影响，制作4种替代率下煤矸石粗骨料试件，以全替代率为基础，对比设计强度为C30,C50煤矸石粗骨料混凝土，在低温下恒温4 h,分别测试在20,-10,-20,-30℃下的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和相对动弹性模量.结果表明，在低温条件下，煤矸石骨料混凝土的强度和动弹性模量均提高，且温度越低，其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及动弹性模量提升幅度越大.     

再生粗骨料对混凝土力学性能的影响

首先研究了用废旧混凝土制作的再生粗骨料的基本物理性能;然后研究了用再生粗骨料取代部分粗骨料后,对混凝土力学性能的影响.结果表明,在取代率达40%时,配制的C40混凝土的立方强度、轴心抗压强度、应力-应变关系和弹性模量等,都与不用再生粗骨料的普通混凝土无明显差别.这说明,用再生粗骨料取代部分粗骨料,只要控制好取代率、级配和用水量,则对混凝土的力学性能无影响,可以放心使用.     

废弃玻璃集料混凝土与钢筋粘结性能试验

为揭示玻璃混凝土与钢筋的粘结锚固规律,采用中心拉拔试验方法,研究分别使用粗玻璃和细玻璃取代混凝土中粗骨料和细骨料对混凝土与钢筋的粘结强度的影响.试验结果表明:废弃玻璃粗骨料混凝土试件与普通骨料混凝土试件的极限粘结强度相当;废弃玻璃细骨料混凝土试件的极限粘结应力较普通混凝土试件的极限粘结应力有很大的提高;废弃玻璃骨料钢筋混凝土具有较好的锚固延性;废弃玻璃细骨料混凝土试件中,钢筋与混凝土达到极限粘结应力时发生的相对滑移与普通骨料混凝土相近;废弃玻璃粗骨料混凝土试件中,钢筋与混凝土达到极限粘结应力时发生的相对滑移大于普通骨料混凝土.     

粗骨料最大粒径对混凝土性能影响的试验研究

在相同配合比条件下,对粗骨料最大粒径为10 mm,20 mm,30 mm,40 mm和60 mm的5组混凝土试件进行了试验研究.结果表明:混凝土的强度随粗骨料最大粒径的增加呈普遍增大的趋势.弹性模量的实测值与经验公式的计算值相差不大[1].混凝土断裂韧度随粗骨料最大粒径的改变而变化,当Dmax=40 mm时,断裂韧度均达到最大值.     

方钢管再生混凝土粘结滑移性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土的界面粘结滑移性能,利用废弃混凝土作为再生粗骨料制作了10根方钢管再生混凝土短柱试件,并对其进行推出试验研究,试验中考虑了混凝土强度等级、埋置长度和再生粗骨料取代率3个变化参数的影响,获取了方钢管和再生混凝土界面之间的荷载—滑移曲线,分析了各变化参数对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土荷载—滑移曲线大致经历了4个阶段,即无滑移阶段、应力上升阶段、应力突变阶段及应力下降阶段;取代率对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响较小,但埋置长度较小试件的起滑和极限粘结强度比埋置长度较大试件的大;混凝土强度对其二者影响较大。     

界面强度对混凝土双丝拉拔性能的影响

从细观角度考虑界面、骨料、钢丝、混凝土基体四相材料物理力学参数的非均匀分布,利用有限元软件建立双丝拉拔数值模拟模型,研究界面强度变化对双丝拉拔试件破坏模式和力学性能的影响,给出双丝-混凝土基试件在位移加载下的荷载-位移曲线、声发射计数曲线和剪应力分布。研究表明:界面强度变化会改变拉拔试件的破坏模式和声发射现象。界面强度较低时,双丝拉拔试件峰值荷载和韧性随界面强度增加而增加;而界面强度较高时,界面强度的提高对峰值荷载和韧性影响不明显。     

非自燃煤矸石粗骨料对混凝土力学性能的影响

非自燃煤矸石是煤炭开挖和分选等过程中产生的固体废弃物,为减少大量非自燃煤矸石堆积而造成的环境污染、资源浪费以及对天然砂石资源的过度利用,研究非自燃煤矸石的理化性能以及在不同粗骨料取代率、水灰比、附加用水量和骨料级配下的非自燃煤矸石混凝土基本力学性能.结果表明:与普通碎石相比,非自燃煤矸石的堆积密度与表观密度小、吸水率高、压碎值大.水灰比和非自燃煤矸石取代率对非自燃煤矸石混凝土坍落度的影响较为明显,随着非自燃煤矸石取代率和水灰比的增大,混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量总体上逐渐减小,当取代率超过50%时,以上指标减小较为明显.附加用水量和骨料级配对非自燃煤矸石混凝土力学性能有一定的影响,饱和面干状态下的非自燃煤矸石粗骨料可以有效提高混凝土的抗压强度和弹性模量,但对抗拉强度不利.建议实际工程中非自燃煤矸石取代率小于50%,且当非自燃煤矸石取代率为50%、水灰质量比为0.35时,混凝土强度可以满足C40的设计要求.     

再生细骨料残余浆体对混凝土流变性和强度的影响

文章开展再生细骨料残余浆体的定量表征实验、混凝土常规工作性能试验、流变性能试验和力学性能试验,研究不同残余浆体质量分数对再生细骨料混凝土流变性能和力学性能的影响。研究发现,再生骨料表面残余浆体的去除可以明显改善其基本性能,再生细骨料的使用会使新拌混凝土的坍落度和扩展度损失加快,屈服应力增大,塑性黏度降低。随着再生细骨料残余浆体质量分数的减少,用其制备出的再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉随之增大。当浆体质量分数为14.9%时,骨料水泥界面过渡区粘结紧密,再生细骨料混凝土的28 d抗压强度和劈裂抗拉强度分别为28.50、2.30 MPa,约为普通混凝土的89%、77%,表明较低残余浆体质量分数的再生细骨料可取代天然砂应用于混凝土中。     

过渡区界面对混凝土劈裂性能的影响的试验与数值模拟

过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响。在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度。为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响。结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50%以下时,劈裂强度会出现明显的下降。随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低。粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强。     

过渡区界面对混凝土劈裂性能影响的试验与数值模拟

过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响。在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度。为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响。结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50%以下时,劈裂强度会出现明显的下降。随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低。粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强。     

模型尺寸和骨料级配对混凝土细观非均质影响

针对现有细观力学模型无法反映模型尺寸和骨料级配对混凝土材料细观非均质影响的局限性,假定混凝土由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成,基于Voigt并联模型对细观单元材料力学性能进行等效,建立反映混凝土细观非均质的等效模型.以Weibull分布为假设分布,探讨四种骨料级配边长150-750mm细观等效模型的网格单元尺寸,以单元弹性模量的非均质分布表征材料的细观非均质性,探讨混凝土材料细观非均质性与模型尺寸和骨料级配的相关关系,研究材料细观非均质对混凝土强度及破坏模式的影响机理.研究结果表明:相同骨料级配下,随着模型尺寸的增加,网格单元尺寸增大,混凝土材料非均质性减弱;相同模型尺寸下,随着骨料级配的增大,网格单元尺寸略有增加,混凝土材料的细观非均质性增强;材料细观非均质性增强时,混凝土强度略有降低,损伤破坏区域分布广泛.     

钢纤维轻骨料混凝土的强度和变形性能

采用人造膨胀珍珠岩作粗骨料 ,同时掺入随机乱向分布的短钢纤维 ,配制成一种新型的多相材料复合的混凝土——钢纤维轻骨料混凝土 .对新型混凝土材料进行立方体抗压强度、劈拉强度、弯折强度、轴心抗压强度和弹性模量等试验 ,研究其强度、变形等力学性能 .试验结果表明 ,采用轻骨料和加入钢纤维后 ,混凝土的强度和变形等力学性能的改善 ,效果十分显著 .     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100％粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40％,质量损失率达0．5％,动弹性模量损失率38．5％。100％取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33．5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

再生卵石骨料混凝土力学性能及其应力-应变本构关系

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源,通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料,配制再生卵石骨料混凝土.以取代率为变化参数,设计99个试件.通过试验,获取其立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能指标及应力-应变全过程曲线.分析了再生卵石骨料混凝土损伤演化、变形和能量耗散等力学性能.采用分段式本构关系模型和损伤本构关系模型对再生混凝土的应力-应变本构关系进行研究,并提出相应的本构方程.结果表明,与天然混凝土相比,再生卵石骨料混凝土的抗压、抗折强度略为增大,而弹性模量、变形系数与耗能系数则有不同程度的降低;不同取代率下,再生混凝土应力-应变曲线与天然混凝土相似,但下降段变得陡峭;再生混凝土损伤发展较为迅速,尤其在ε=(3~5)×10-3之间;分段式本构方程和损伤本构方程的计算结果均与实测值吻合较好.     

再生混凝土力学性能的应变率敏感性数值模拟

基于九骨料模型再生混凝土建立了有限元模型,研究了再生混凝土力学性能的应变率敏感性以及细观相材料应变率敏感性对其的影响,并讨论了再生粗骨料取代率和新、老砂浆强度对再生混凝土应变率敏感性的影响.结果表明,该有限元模型能较好地模拟再生混凝土力学性能的应变率敏感性;再生混凝土峰值应力和弹性模量随着应变率的增大近乎线性增大,且弹性模量呈现更加均匀的增长趋势;相比骨料和界面过渡区,砂浆的应变率敏感性对再生混凝土整体应变率敏感性起主导作用;再生粗骨料取代率增大或新、老砂浆强度降低时,再生混凝土的弹性模量应变率敏感性增大,但它们对再生混凝土峰值应力应变率敏感性的影响有所不同.     

再生粗骨料对混凝土抗压强度影响的试验分析

利用废弃混凝土进行破碎制作再生粗骨料,通过改变再生粗骨料的含量来研究其对再生混凝土抗压强度的影响.试验设计了6种不同替代率、强度等级分别为C30和C40的再生混凝土试件共36个进行立方体抗压强度试验;在最小二乘法原理上进行对实验数据处理分析得到了不同替代率与相应抗压强度的函数关系.试验分析结果表明:当替代率在30％～4...     

粗骨料对高温后沙漠砂混凝土抗压性能影响数值模拟

针对高温作用对混凝土强度带来的不利影响以及中砂资源匮乏的问题,将沙漠砂混凝土视为由粗骨料、沙漠砂砂浆及界面相组成的三相复合材料。采用随机骨料模型建模,对高温后沙漠砂混凝土单轴受压破坏过程进行了数值模拟,分析粗骨料体积含量及粒径大小对高温后沙漠砂混凝土单轴抗压性能的影响。结果表明：高温后沙漠砂混凝土的破坏相继发生于界面相、界面相周边砂浆及外围砂浆,混凝土最终沿近对角线方向发生斜向破坏。随粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土抗压强度先增大后减小,体积含量45%时,抗压强度最大。相对于最小粒径与中间粒径,粗骨料最大粒径对高温后沙漠砂混凝土抗压强度的影响更为显著。本研究可为沙漠砂混凝土的应用提供理论依据。     

再生块体混凝土的单轴受压试验

首先,将抗压强度分别为26.7,45.0,87.6 MPa的3种旧混凝土块体与普通商品混凝土进行混合浇筑,制作18个再生块体混凝土立方体试件和18个棱柱体试件.然后,进行立方体试件和棱柱体试件的单轴受压试验,研究旧混凝土的取代率及新旧混凝土的抗压强度差对再生块体混凝土受压力学性能的影响.结果表明:在添加低抗压强度(26.7,45.0 MPa)旧混凝土的试件中,新旧混凝土结合良好,界面难以辨别;在添加较高抗压强度(87.6 MPa)旧混凝土的棱柱体试件中,新旧混凝土的结合界面出现分离现象;试件的破坏形态似2个对顶的角锥形状;在新旧混凝土抗压强度差不变的情况下,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变随旧混凝土取代率的增加而降低,取代率对抗压强度影响较大,但对弹性模量、峰值应变的影响较小;在新旧混凝土抗压强度差不同、取代率相同的情况下,随着旧混凝土块体抗压强度的增大,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变均呈一定的上升趋势;再生块体混凝土的泊松比变化不明显,平均值约为0.212.     

三级配混凝土单轴破坏的细观数值模拟

将混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,采用非线性有限元软件Marc对东江拱坝三级配混凝土试件单轴受拉、单轴受压破坏的全过程进行数值模拟．按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用蒙特卡罗法对混凝土骨料进行随机投放,生成试件的随机骨料模型．研究中,单轴受拉时采用最大拉应力准则,并考虑了材料的软化;单轴受压时采用线性莫尔-库伦准则．结果表明,混凝土的力学性能与其内部的细观结构组成密切相关,材料的宏观破坏是细观结构破坏累积的结果,无论是受拉时的开裂还是受压时的屈服,几乎都首先发生在界面上．     

养护期间持续增加的压应力作用混凝土力学性能

制作混凝土试件在其养护期间对试件施加不同等级压应力,测试28天试件的抗压强度抗折强度及动弹性模量,计算损伤变量,并与自然养护下混凝土试件的力学性能进行比较,采用扫描电镜观察试件微观结构。试验结果表明养护期间受到不同等级的压应力作用对混凝土28天的力学性能产生影响,存在一个临界损伤强度值;当混凝土受到低于临界损伤强度的压应力作用,28天力学性能起增强作用;超过该值力学性能降低。电镜扫描表明受损伤混凝土内部微裂纹增多,界面过渡区是裂纹集中区域。