混凝土动弹模量在盐冻作用下的衰变试验

针对中国西北寒旱灌区水工混凝土建筑物在盐冻作用下混凝土的耐久性衰减问题,以试件的动弹模量变化为评价指标,采用现场调查、室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,研究不同配合比、侵蚀介质浓度以及冻融次数对混凝土试件动弹模量劣化衰减的影响规律.研究结果表明,混凝土中粉煤灰的掺加会造成混凝土试件在盐冻作用下动弹模量显著衰减;侵蚀介质浓度的增大会加速各个配合比混凝土试件的耐久性劣化;而在混凝土配合比中添加矿粉能有效地增加混凝土的抗盐冻能力,提升结构耐久性.     

基于FWD的沥青层反算模量修正系数

针对室内沥青混合料试验动弹模量与无损检测反算模量存在一定的差异,通过试验路的铺筑、落锤式弯沉仪（FWD）现场测试、试验路的钻芯取样、沥青混合料的旋转压实成型、室内动三轴试验、各沥青层模量的复合和试验路结构模量的反算,得到了沥青混凝土层室内试验动弹模量ES与无损检测反算模量EB,并对二者试验结果处理分析,得到了沥青层反算模量修正系数K,即K=EC/EB。研究结果表明：根据K的取值可以确定现有路面实测状况下路面结构沥青层的动弹模量,更加方便路面承载能力的评定,同时也为路面加铺设计中相应的设计参数提供了依据。     

掺矿渣生态多孔混凝土的冻融试验

用润湿状态下的快速冻融试验方法,对矿渣掺量分别为0%、10%、20%、30%的生态多孔混凝土进行了抗冻性能试验。分析了生态多孔混凝土强度损失率、相对动弹模量及质量损失率对抗冻性能的影响。试验结果表明:掺入矿渣试验组的质量损失率明显低于基准组;试验组的相对动弹性模量随矿渣掺量的增加先增后减,且均高于基准组,表明矿渣的掺入改善了生态多孔混凝土的相对动弹模量和质量损失,提高了生态多孔混凝土的抗冻性能;矿渣掺量为20%的生态多孔混凝土抗冻性能最佳。     

盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的耐久性分析

内蒙古河套灌区渠道“重灌轻排”导致土壤盐碱化严重,严重影响了水工建筑的使用寿命。本文研究了河套灌区渠道中盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土耐久性,以天然浮石混凝土作为衬砌材料,模拟河套灌区渠道水工建筑实际排水工程环境进行室内加速试验。以相对动弹模量以及质量损失率为损伤评价参数,分析天然浮石混凝土的宏观损失规律;借助环境扫描电镜和能谱成分分析揭示其退化机理;最后采用Weibull分布对天然浮石混凝土的相对动弹模量的退化轨迹构建模型,获得寿命可靠度函数,并预测出其极限失效次数。结果表明:在盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的质量损失率总体呈现上升趋势,相对动弹模量呈现出下降趋势;在多因素耦合作用下,盐溶液与混凝土水化产物进行化学反应形成侵蚀产物,侵蚀产物膨胀引起混凝土内部孔隙变大、裂缝扩展,天然浮石混凝土劣化速率提高;在多因素耦合作用下天然浮石混凝土的可靠度为三阶段退化模型,其失效机制为耗损型失效。该研究可以为天然浮石混凝土在河套灌区渠道水工建筑工程应用提供理论依据。     

基于响应面法的高性能合成纤维道面混凝土冻融及冻蚀劣化分析

冻融破坏是我国寒区和盐渍土地区机场道面混凝土中最常见的一种破坏形式。国内外对于盐溶液以及冻融循环协同对混凝土所产生破坏的重视程度越来越高,而针对纤维道面混凝土在盐溶液下的抗冻性能的研究则相对较少。本文以高性能合成纤维道面混凝土为研究对象,基于响应面法（RSM）,研究冻融循环次数、硫酸钠溶液浓度以及纤维掺量这三种因素及因素之间对道面混凝土相对动弹模量Pn的影响规律,建立了相对动弹模量Pn与这三种因素之间的关系模型。该模型的精度较高,用来解释和预测Pn随三种因素变化而产生的变化是合适且有效的。     

流体饱和储层砂岩超声波纵波速度频散的定量预测

针对岩芯的实验室超声波测试速度由于频散误差而不能直接用于涠西南凹陷声波测井速度标定的问题,利用涠三段5块不同物性的储层砂岩,通过比较盐水和4种不同密度油作为孔隙流体时的饱和岩样超声波纵波速度变化,优化和完善速度频散机制分析流程,提出和验证样品被喷射流机制统治时的非弛豫湿骨架模量与高压情况下的干骨架模量相当的假设,并探索出一种BISQ理论特征喷射流长度(R)的估计方法。最后建立对涠三段储层砂岩的纵波速度频散进行全频带定量预测的方法,从而能够确定速度频散的机制和大小。通过提出的全频带速度频散预测公式,可将实验室的超声波测试速度校正到不同频率条件,在实际应用中满足测井(中频带)和勘探地震(低频带)的岩石物理分析需求,具有一定实践意义。     

木质材料中动弹模量色散关系的分析

用应力波的方法建立一维木材动弹模量的色散关系方程,并测量和分析了两种木质材料的动弹模量与频率的色散关系.在纵振动过程中,两种木材的动弹模量随着频率的增大而增大,而耗散因子随着频率的增大而减少.     

地层条件下CX盆地地表岩样动弹参数的实验分析

对云南ＣＸ盆地采集的地表露头岩样，在模拟地层环境的温度、压力（孔压和围压）条件下测量了岩石的纵横波速度和各种动弹参数（包括体积压缩模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比等），根据测试结果研究了该地区岩石的动弹参数的变化规律，以及地层埋深、温度、压力等因素对动弹参数的影响。     

石灰土填料动力特性试验研究

在大量动三轴试验的基础上,深入研究了石灰土填料的动力特性.试验结果表明:动应变εd是影响土样动弹模量及阻尼比的最主要因素,随着动应变水平的提高,动弹模量Ed成倍减小而阻尼比λ成倍增大.随着掺灰比的增大,石灰土的动弹模量和阻尼比相应增大.动弹模量随围压σ3增减而增减,阻尼比λ随围压σ3的增加而减小.最大动弹模量Edmax与围压σ3呈指数递增关系;最大阻尼比λmax在7%～40%之间,与围压σ3呈指数递减关系,并建立了相应的经验公式.图10,表4,参14.     

引气粉煤灰道面混凝土抗冻融性能试验研究

采用快速冻融法,测定了不同冻融循环次数下引气粉煤灰混凝土试件的质量损失、相对动弹模量和抗弯拉强度。研究了水胶比、引气剂掺量和粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明:提高水胶比会增大水泥石内部孔径和孔隙率,混凝土更容易遭受冻融破坏;掺加粉煤灰不利于提高混凝土抗冻耐久性,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土冻融循环后力学性能呈下降趋势;引气剂能够改善混凝土拌和物的泌水和离析现象,减小混凝土循环冻融后抗弯拉强度的损失。     

混凝土超声声速与强度和弹性模量的关系研究

在超声无损检测法的基础上，对四种不同强度等级、不同龄期标准混凝土试块进行超声波测试，同时作了抗压强度和弹性模量试验，通过试验得出了抗压强度、弹性模量和超声声速之间的函数关系式。     

基于超声检测的废弃纤维再生混凝土弹性模量试验研究

为研究长期持荷损伤后再生骨料取代率和废弃纤维掺入对再生混凝土弹性模量的影响规律,制备了再生骨料取代率为0、50%、100%,废弃纤维体积掺入量为0.08%的废弃纤维再生混凝土试件,进行了混凝土标准弹性模量试验和超声波无损检测试验。结果表明：弹性模量与超声波速呈线性正相关,在宏观尺度上表现为抵抗弹性变形的能力减小,在细观尺度上表现为混凝土和再生混凝土中界面强度降低。纤维的桥接作用可以阻断微裂缝的开展抑制废弃纤维再生混凝土内部损伤的演化,从而提高了再生混凝土的弹性模量。超声波速随着应力水平和时间的增加而减小。采用中国、美国、欧洲规范计算废弃纤维再生混凝土弹性模量,中国规范《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和欧洲规范《混凝土结构设计》(BS EN 1992-1-1—2004)计算值与超声检测值相差0.9%～8.4%和0.3%～12%,超声波无损检测法可进行长期损伤后的再生混凝土和废弃纤维再生混凝土弹性模量的定量分析。     

小试件材料弹性常数超声测量方法的研究

介绍了针对小试件材料力学性能测试的特殊需求而设计的超声精密测量系统和测试方法，并进行了实验验证．系统基于声学显微镜技术，利用超声波线聚焦PVDF探头，通过同时测定纵波和漏表面波波速来表征材料的弹性常数等．对不同材料的小试件弹性常数进行了测量，测量结果与常规实验结果和理论值相吻合，表明该方法可行，结果可靠．误差分析结果表明本测试系统及测试方法具有较高的测量精度，泊松比和杨氏模量的测量误差均小于3％，能够满足工程及科学研究的要求．此外，该系统不仅适用于各向同性材料，而且适用于各向异性材料，为进一步评价块体纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定了基础．     

酸雨-冻融侵蚀下透水混凝土性能损伤

为探究酸雨和冻融共同作用对透水混凝土性能的影响,采用酸雨-冻融侵蚀试验,分析不同橡胶掺量(0%、3%、6%和9%)下透水混凝土的质量、动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标的变化规律,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和X射线衍射分析(X-ray diffraction, XRD)试验,从微观角度分析酸雨-冻融侵蚀机理。结果表明,透水混凝土的质量损失率、超声波波速损失率、透水系数和抗压强度损失率均呈不断上升趋势,相对动弹性模量呈不断降低趋势。掺入适量橡胶,会改善透水混凝土抗侵蚀性能。此外,利用灰色聚类分析得出透水混凝土的动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标可以归为一类进行研究;结合SEM和XRD分析图谱分析得出酸雨-冻融循环试验的主要侵蚀产物为钙矾石晶体。     

超声波波速与透水混凝土性能关系的试验研究

通过正交试验对透水混凝土进行配合比设计，测试了透水混凝土的孔隙率、干密度、渗透系数、抗压强度、抗折强度与抗冻等级，通过极差分析对试验结果进行分析，得出骨料粒径、水胶比和孔隙率对各项基本性能的影响规律。运用超声波检测技术对透水混凝土试件的超声波波速进行了测定，研究了超声波波速与各项基本性能之间的关系。在冻融试验中研究了超声波波速随冻融循环次数增加的变化规律，并构建它们的量化模型。结果表明,超声波波速与透水混凝土各项性能指标的相关性良好。本文为使用超声波波速评价透水混凝土各项基本性能及冻融损伤程度提供了理论依据。     

砂岩弹性参数与波速关系的实验研究

为进一步了解岩石弹性参数(如杨氏模量、泊松比)与超声波波速的关系,将岩石加卸载循环实验和超声波测量实验同时进行,得到同一组样品的测量数据并作对比分析。实验结果表明,应力的变化会导致岩石样品的孔隙度、裂隙、岩石结构和构造的改变。受这些因素的影响砂岩的杨氏模量、泊松比、波速,也都会有规律地变化。较低应力水平时用小循环加卸载测得的动态弹性模量是不准确的,计算的波速也不准确,只有通过波速实验才能准确测出;饱水情况的加卸载纵波波速之差比干燥情况小,饱水波速大于干燥波速;动态泊松比比较稳定,但静态泊松比随着应力的增加而增加,从0.07增加到0.12,有趋近于动态泊松比的趋势;用P-M模型从微观概率分布入手,能够很好地解释静态和动态弹性参数的差别。通过本实验,采用回归分析的方法,成功建立起了岩石介质中弹性参数与波速的关系,为类似实验提供参考依据。     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

矿物掺和料对高性能再生混凝土力学性能的影响

采用公路拆除后废弃混凝土生产再生粗骨料并测试其性能指标,用70%再生粗骨料取代率和净浆裹石法配制高性能再生混凝土.以矿物掺和料品种、掺量为影响因素,开展高性能再生混凝土力学性能试验研究.试验结果表明,高性能再生混凝土的流动性能随着单掺粉煤灰或复掺粉煤灰与矿渣掺量的增大而变好,但其弹性模量、抗压强度降低.结合试验成果和课题组此前试验数据,拟合出适用于高性能再生混凝土弹性模量的计算模型.     

饱和混凝土的弹性模量预测

为了研究饱和混凝土中的孔隙水压力对混凝土力学性能的影响,根据饱和混凝土的微观结构建立了研究饱和混凝土力学性能的理论模型,利用夹杂、等效弹性模量的思想和Mori-Tanaka方法研究了饱和状态时孔隙水对混凝土弹性模量的影响。该模型考虑了水影响下的水泥后期水化和孔隙水的粘滞力对饱和混凝土弹性模量的影响。将该模型与Yaman等人的试验结果进行了对比,结果表明该模型可以预测孔隙水含量对混凝土弹性模量的影响,且该模型对饱和混凝土的弹性模量的预测也较为准确。