冻融环境下混凝土双向受压强度与变形特性试验研究

对普通混凝土经冻融后在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试件尺寸为100mm×100mm×100mm.试验过程中测得了混凝土在常态和经过25次、50次、75次冻融循环后在双向受压下的应力-应变关系曲线和双轴强度,分析了主压应力σ3及其对应的应变随冻融循环次数的变化规律,以及在冻融作用后混凝土的二轴强度、应力-应变关系,最大应力处的应力、应变和弹性模量随主压应力比的变化规律,观察了试件的破坏形态,建立了相应的破坏准则.发现普通混凝土经冻融后在双轴压荷载作用下的强度和弹性模量随着冻融循环次数的增加而降低,应变随着冻融循环次数的增加而增大;强度、应变和弹性模量随着主应力比α值的不同而变化的规律及其破坏形态均与常态混凝土基本相同.     

再生混凝土受压细观损伤尺寸效应分析

在细观层次上建立由天然骨料、旧界面、旧水泥砂浆、新界面和新水泥砂浆组成的再生混凝土五相随机骨料模型.对建立的模型进行单轴压缩和损伤断裂的细观数值模拟,研究尺寸效应对细观损伤和力学性能的影响.结果表明:随着试件尺寸从75 mm×75 mm增加到100 mm×100 mm和150 mm×150 mm,试件抗压强度分别下降了4.5%和8.3%;在所有试件中,初始损伤和拉剪应力都先集中出现在内界面区,但随着尺寸的增大,试件最终的损伤值也随之降低.     

基于细观尺度的混凝土绝热温升预测

从混凝土的热学性能和细观组成出发,建立混凝土绝热温升和水泥水化程度的关系,将绝热温升表示为水泥水化程度的函数;假定混凝土为随机骨料和水泥净浆组成的二相复合材料,取单元尺寸为100 mm×100 mm的混凝土试件,并将试件剖分为1 mm×1 mm的有限元网格,考虑单个骨料和多个随机骨料2种投放方式,从细观尺度数值模拟混凝土的绝热温升过程,研究混凝土细观结构的温度分布.结果表明,文中给出的模型可较准确地预测混凝土绝热温升;在绝热条件下,由于混凝土细观结构中骨料和砂浆的热学和力学性质差异,试件内部仍会产生温度梯度和温度应力.     

定侧压下大坝原级配混凝土强度和变形试验研究

利用大连理工大学自行研制改造的液压伺服静动态三轴试验系统进行了不同骨料级配和尺寸的混凝土试件定侧压下的双轴压强度和变形性能试验.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80mm的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm×250mm×250mm、150mm×150mm×150mm、100mm×100mm×100mm.试验过程中,测得了所有试件两个加载方向的应力和应变,并根据试验结果,系统地探讨了不同级配混凝土在定侧压下的极限强度和变形、应力-应变曲线以及破坏形态的变化规律,发现大骨料混凝土在定侧压下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高更多;最后分别在主应力空间、主应变空间和八面体应力空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据.     

混杂纤维混凝土与既有混凝土的粘结斜剪性能试验研究

目的 研究混杂纤维及涂抹环氧界面剂对新老混凝土粘结性能的影响。方法 对12组混杂纤维混凝土(体积分数为0.11%的聚丙烯纤维,体积分数分别为0.8%和1.2%的多锚点钢纤维)与既有混凝土粘结试件(100 mm×100 mm×300 mm)进行斜剪性能试验,并对粘结界面取样进行SEM扫描分析。研究不同纤维掺量及界面剂对新老混凝土的界面粘结强度、破坏形式的影响以及混杂纤维在粘结面的作用机理。结果 与普通混凝土试件的粘结斜剪强度相比,1.2HFRC粘结斜剪试件强度提高幅度最大,达到了29%;混杂纤维混凝土试件与单掺钢纤维混凝土试件的粘结斜剪强度差异较小,二者平均提升幅度约为5%,纤维掺量每增加0.1%,斜剪强度平均提升约0.18 MPa;不同纤维掺量的混凝土试件在涂抹环氧界面剂后增幅平均为3 MPa左右。结论 混杂纤维掺入后能有效改善粘结界面区的孔隙结构,提高界面粘结性能。     

亚临界CO2在缩放喷管中降压膨胀的数值模拟

忽略两相间的滑移速度,采用Fluent中的混合模型对亚临界CO2过冷液体进入缩放喷管降压膨胀产生气泡的两相流动过程进行了二维数值模拟.其中,气液两相间单位体积内的质量传递率采用空化模型理论进行计算.计算工况如下:喷管液体CO2进口压力为61MPa,温度为29315K,喷管出口为两相状态.计算结果显示,CO2工质流经喉部时,压力急剧降低,相间的质量传递率达到最大值,CO2工质发生相变;工质进入扩散段后,随着压力降低,气体份额不断增大,喷管出口压力为165MPa时,气体体积份额约为093.数值模拟值与实验值对比结果为,计算压力与实测压力值最大误差不超过101%,计算温度与实测温度值最大误差不超过19%.数值模拟揭示了亚临界CO2在喷管中的气液两相膨胀过程.     

叠合楼板结合面剪切试验

目的研究混凝土叠合板结合面的水平剪力,为叠合楼板桁架钢筋布置计算提供参考.方法对进行拉毛处理与光面未拉毛处理的试件进行结合面受剪承载力试验研究,得出新旧混凝土结合面抗剪强度试验值;计算叠合板在满足抗剪强度条件下的桁架钢筋合理布置间距.结果试件的结合面积为1 000 mm×1 000 mm,通过千斤顶加载到500 k N时,结合面没有任何错动现象;试件的结合面积为200 mm×300 mm,加载通过500 t压力机进行,表面拉毛试件在压力施加到183 k N发生的破坏,表面未拉毛试件在压力施加到110 k N发生的破坏.结论叠合板新旧混凝土结合面的抗剪强度,拉毛处理结合面强度为3.0 MPa,光面未拉毛结合面抗剪强度为1.8 MPa.实际工程中,小于9 m跨度的叠合楼板可不需要设置抗剪桁架钢筋.假设结合面粘结失效,计算仍能满足水平抗剪强度要求的桁架钢筋设置情况.叠合楼板跨度小于3.0 m时,腹筋直径选用4 mm,布置间距可选用600 mm;腹筋直径选用5 mm,布置间距可选用1 000 mm.     

冻融后预应力混凝土受弯构件最大裂缝宽度研究

试验研究了5根预应力钢筋混凝土受弯试件经历不同冻融次数后的力学性能. 通过对实验过程的分析及得到的荷载-挠度曲线,研究遭受冻融作用后预应力混凝土受弯构件使用阶段最大裂缝宽度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的最大裂缝宽度值与理论计算值进行对比,从而建立反映冻融影响的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度计算公式,在计算遭受冻融作用后的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度时,受力特征系数取1. 8更为合适. 这一结果为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供了参考.     

考虑吸湿和脱湿影响的一维降雨入渗数值模拟

在分析非饱和渗流时,土水特征曲线(SWCC)起着至关重要的作用.吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线存在显著的滞后现象,对降雨入渗土体中孔隙水压力的分布有明显影响.采用两种计算模型,运用吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线,对一维降雨入渗土体非饱和-饱和-非饱和全过程进行数值模拟,对比分析了计算模型以及吸湿和脱湿,对降雨入渗过程中土体的孔隙水压力分布的影响.     

混凝土梁弯拉断裂过程的细观分析

将混凝土看成是由骨料、砂浆和界面过渡层组成的三相复合材料.结合部分力学参数试验,采用非线性有限元对混凝土梁受弯拉破坏过程进行了数值模拟.按照试件的实际配比,由Walraven公式计算出各种粒径区间骨料的平面等效面积,然后由随机骨料模型生成混凝土数值试件.混凝土细观结构的破坏由最大拉应力准则判别,对于软化段,采用了应力张开位移模型以缓解计算结果的网格依赖性.计算结果表明:界面厚度取0.2～0.8 mm,对试件的荷载位移全曲线的影响不大;任意形状骨料与圆形骨料的计算结果相近;界面层断裂能对梁宏观荷载位移曲线的形状影响较大.     

饱和砂层渗流冻结水热耦合模型与试验验证

为研究渗流作用下饱和砂层冻结规律,根据冻结过程中土体水分迁移及热量变化、热力学和渗流力学的基本理论,并考虑冻结过程中绝对孔隙率的降低对渗流的影响,基于Harlan水热耦合模型,建立了饱和砂层含相变全参数渗流冻结耦合数学模型,并应用COMSOL有限元软件与MATLAB编程,实现了耦合数学模型的数值求解。设计了相似模型试验验证了该模型及方法的合理性。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果较为吻合,数学模型与求解方法合理、有效,为今后渗流地层冻结的拓展研究提供可靠数学与试验基础。     

海水侵蚀混凝土抗冻强度的预测研究

为预测海水侵蚀作用下混凝土抗冻强度与冻融循环次数的关系,根据灰色系统理论,利用GM(1,1)预测模型,依据试验数据建立了海水作用下混凝土抗冻强度预测模型.计算分析比较表明,其预测结果与实测数据吻合较好,结果比较理想.     

土壤冻结时间的数值模拟及实验

建立了土壤冻结过程数学模型及传热特性微分方程(温度模型),对土壤冻结时间进行数值模拟,采用有限差分法进行数值求解.用TDMA法上机计算并同实测值进行对比,论证了数学模型的正确性.认为用计算机数值分析方法进行冻结过程模拟,对实际工程的冻结工艺、冻结设施的优化设计具有实际意义.     

冷冻加工过程中食品干耗的数值计算

提出了一元多项式形式的水蒸气饱和压力与饱和温度关系的数学模型,进行了牛肉冻结过程的计算机模拟,在此基础上进行了牛肉冻结过程中干耗量的数值计算。     

钢纤维混凝土电杆试验研究

研究分析了钢筋混凝土电杆产生纵向裂缝的机理，并采用钢纤维来抑制或限制电杆纵向裂缝的发生和发展；进行了电杆纵向裂缝控制措施的试验研究；还对钢筋混凝土和钢纤维混凝土电杆试件进行了抗冻性和抗腐蚀性的对比试验，试验结果对工程应用有重要的参考价值。     

冻融循环条件下引气剂对混凝土抗渗性和抗冻性影响的试验研究

通过电通量试验、表面气体渗透试验和硬化混凝土气泡参数试验,对冻融后混凝土的抗渗性及抗冻性进行了分析研究。试验结果表明引气剂可大范围阻断毛细气孔通路,引气剂对冻融次数越多的混凝土试件抗渗改善效果显著。随着混凝土冻融次数的增加,混凝土的电通量、表面气体渗透深度和表面气体渗透系数均逐渐增大。在相同冻融次数下,随着引气剂掺量的增加,表面气体渗透深度和表面气体渗透系数逐渐减小,抗渗透能力提升。在合理引气的条件下,引气剂掺量越多,引入的小气泡越多,气泡间距系数越小,改善了冻融循环条件下混凝土的抗渗性和抗冻性,提高了混凝土的耐久性。     

冬期施工中混凝土的浇注和养护

围绕冬期施工中混凝土受冻现象,介绍了混凝土冻结的原理,简要分析了混凝土原材料的加热、混凝土的拌制、混凝土的运输浇注及混凝土养护等施工工艺.     

基于双掺技术混凝土配合比的预测模型及优化设计

随着城市化进程的加快,高层、超高层建筑不断涌现,混凝土材料不断得到创新发展.为了提高混凝土耐久性以及强度等级,并降低生产成本,减少环境污染,节约能耗,从混凝土双掺技术出发,通过实验研究,建立了参合物对混凝土强度影响的预测数学模型.研究结果表明:粉煤灰、矿物掺量对混凝土强度有重要影响,可根据所建立的模型预测掺杂物对混凝土...     

冷冻法卤水脱硝技术改进的研究

采用间歇冷冻法考察了不同降温速率下芒硝晶体粒度及分布情况,研究了芒硝结晶成长速率数学模型.结果表明,在卤水冷冻脱硝过程中通过控制降温速率为0.24℃/min,将过饱和度控制在介稳区内,利于结晶过程的操作,并且可以得到平均粒径为300μm芒硝晶体,以满足芒硝与卤水的沉降分离要求.     

自密实混凝土性能预测的神经网络模型

自密实混凝土具有优异的工作性能，但目前还没有有效的配比数学模型．为此，在自密实混凝土配比试验的基础上，利用神经网络理论，建立了自密实混凝土性能预测的神经网络模型．计算结果表明，用人工神经网络方法预测自密实混凝土的性能是可行的，能满足工程实际的要求．