碾压混凝土劈裂抗拉强度及其尺寸效应的细观数值研究

为了从细观结构上研究碾压混凝土的劈裂抗拉强度及其尺寸效应,采用随机骨料模型,在细观层次上将碾压混凝土看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆体、粗骨料颗粒、二者间的黏结带和砂浆层面构成的三相非均质复合材料;利用有限元方法数值模拟研究碾压混凝土的细观损伤断裂和劈裂抗拉,对其劈裂抗拉强度及其尺寸效应进行了研究。结果表明:黏结带和层面是碾压混凝土劈裂抗拉破坏的薄弱环节;碾压混凝土试件的劈裂抗拉强度存在明显的尺寸效应,和一般的试验规律基本吻合;随机生成骨料结构的方法,可以有效地研究碾压混凝土的细观损伤断裂。     

RCC试件劈裂抗拉强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土(RCC)试件与混凝土试件一样也存在着尺寸效应.笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件劈裂抗拉的细观损伤断裂,并重点对劈裂抗拉强度尺寸效应进行了研究.     

海洋环境下饱水混凝土氯离子侵蚀数值试验三维随机细观分析

为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律，基于Fick第二定律，在已有的研究基础上，推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料，并利用MATLAB编制相应程序，从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序，将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中，实现了MATLAB图形向CAD图形的转换，极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明：细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别，氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性，相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量，骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用，骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径，氯离子分布在骨料周围有绕流现象。     

粗骨料含量对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验研究

试验设计制作了3系列不同粗骨料含量的混凝土试块,利用NEL饱盐电导率法对试块进行了抗氯离子渗透性能的测定,以探讨粗骨料含量对普通和再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明:对于普通混凝土,粗骨料的稀释效应和曲折效应占主导地位,界面区效应处于次要地位,表现为随着粗骨料含量的增加,其抗氯离子渗透性能增强,渗透系数呈现减少的趋势;对于再生混凝土,粗骨料的界面区效应占主导地位,其稀释效应和曲折效应处于次要地位,表现为渗透系数随着粗骨料含量的增加而增大,抗氯离子渗透性能下降;对掺有8%硅灰的再生混凝土,随粗骨料含量的增加,渗透系数先增加后降低,降低趋势相对平缓,不如普通混凝土显著。     

基于随机骨料模型的混凝土劈拉强度数值模拟

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土劈拉的细观损伤断裂,并对其劈拉破坏过程进行了研究。结果表明：该种随机骨料的数值模拟方法基本可行．混凝土骨料与砂浆的界面是其劈拉破坏的薄弱环节。     

混凝土路面细观开裂行为的近场动力学分析

混凝土为现有最广泛应用的土木工程材料,其是一种准脆性材料.为解决混凝土开裂的计算分析,在近场动力学方法的基础上,结合混凝土的细观非均质特性,建立了混凝土路面细观开裂行为的计算模型.并在此基础上,同时考虑混凝土中骨料的开裂特性,探讨了骨料对混凝土路面开裂行为的影响.结果 表明:基于近场动力学建立的计算模型可以很好地 反映混凝土的开裂行为及损伤脆性特性,计算结果可以很好地适用于模拟混凝土路面的开裂特性;对于细观开裂模式的计算分析与试验结果吻合较好,整体曲线的发展规律与试验结果吻合较好;计入骨料的开裂可以更好地反映混凝土的开裂特征.     

混凝土直剪力学性能的数值模拟研究

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,在细观层次上将混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的黏结带构成的三相非均质复合材料。利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和直剪,并对其直剪破坏进行了研究。结果表明:骨料与砂浆的界面是混凝土直剪破坏的薄弱环节,采用数值模拟的计算方法基本可行。     

钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模拟

针对捻制构造钢绞线非均匀锈蚀引起的混凝土胀裂问题,该文建立钢绞线锈蚀产物非均匀膨胀模型和钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模型。混凝土材料被模拟为由砂浆基质、骨料、界面层所组成的三相复合材料,并通过嵌入黏聚单元模拟由钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂行为。通过与已有试验对比验证所建模型的合理性,并分析混凝土保护层厚度与骨料含量对锈胀裂缝宽度的影响。结果表明：所建立的非均匀细观数值模型能够合理地模拟钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂全过程。考虑钢绞线非均匀锈蚀特征可以有效地提高锈胀裂缝预测精度。锈胀裂缝宽度随混凝土保护层厚度减小而增大,随混凝土中骨料含量增大而减小。     

纳米碳酸钙改性再生混凝土抗压性能研究

以再生粗骨料取代率、纳米改性为主要影响因素，通过抗压试验及有限元方法分别探究纳米改性再生混凝土的宏观与细观力学性能。研究结果表明：混凝土抗压强度随再生粗骨料取代率增大而降低，纳米CaCO₃可以提高混凝土3 d、7 d、28 d强度，适宜掺量为1%;而通过细观分析得到纳米CaCO₃改性可加强砂浆和粗骨料砂浆界面过渡区，同时有限元计算得到的力学性能与试验结果较为吻合，可为工程应用提供理论依据。     

再生大骨料-自密实砂浆混凝土力学性能分析

为了研究再生骨料粒径、再生骨料强度和自密实砂浆强度对其力学性能的影响,运用ABAQUS对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试件单轴抗压试验进行细观模拟,对比了试验值、模拟值,并对模型的合理性进行验证。结果表明：以再生骨料粒径、再生骨料配制强度以及自密实砂浆配制强度为变量,采用二维正五边形的随机骨料模型进行单轴受压分析,研究上述三个因素对再生大骨料-自密实砂浆混凝土轴心抗压强度的影响,模拟结果与实验结果吻合度较好,进一步验证了细观模型的合理性。     

以再生沥青混凝土路面材料和预制混凝土废料为骨料的混凝土环境性能和力学分析

该文旨在研究采用再生骨料——废弃预制混凝土或废弃沥青混凝土完全代替天然骨料情况下的混凝土结构构件的环境和力学性能。研究中设计了同一水灰比条件下的不同混凝土级配,采用天然骨料作为对照组,再生骨料作为研究对象。将高炉矿渣以35%的比例作为添加剂加入混凝土中。试验结果表明:1)采用陈旧的预制混凝土作为再生骨料时混凝土试件强度特性良好;2)从力学性能角度来看,采用再生沥青混凝土骨料的混凝土不能用于建筑结构性构件;3)再生骨料混凝土与普通骨料混凝土环境特性相似。     

碾压混凝土单轴抗压强度的数值模拟

碾压混凝土的强度关系到碾压混凝土结构的安全.采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件单轴抗压的细观损伤断裂,并对其单轴抗压破坏过程进行了研究.     

松花江公路大桥结构混凝土耐久性试验

为掌握松花江公路大桥结构混凝土的性能退化规律,利用该桥主要构件实际施工时的材料及配合比制作了一批混凝土试件,进行耐久性试验。试验内容包括:混凝土碳化试验、冻融试验、冻融损伤影响下的氯离子渗透试验、碱骨料反应试验。试验结果表明:大桥主要构件混凝土抗压强度均达到了设计强度等级;混凝土碳化深度受混凝土强度影响较大且受冻融循环作用的影响较为明显;主桥桥墩和引桥桥墩的混凝土试件冻融损伤最为严重;与水冻破坏相比,除冰盐环境下混凝土的冻融破坏更加严重;冻融损伤对氯离子渗透影响显著;粗骨料存在潜在碱-硅酸反应危害。     

聚合物骨架空隙混凝土细观模型及结合料的受力分析

基于聚合物骨架空隙混凝土的力学性能在很大程度上依赖于结合材料的力学性能,运用有限元计算方法研究结合料的性能和其厚度对聚合物骨架空隙混凝土的影响,可以减少试验工作量、优化聚合物骨架空隙混凝土材料的配比设计。有限元计算时,针对聚合物骨架空隙混凝土"弹性结合料+骨料+空隙"的构造特点,细观计算模型中考虑了混凝土内部的构造空隙;针对结合料厚度较小的特点,采用了细观单元建模,材料参数取值采用了试验结果的代表值。结果表明,计算值和试验值吻合较好,说明细观模型能够较好模拟弹性聚合物骨架空隙混凝土的力学特性;聚合物骨架空隙混凝土采用较厚的聚合物水泥结合料对聚合物骨架空隙混凝土材料的整体受力有利。     

混凝土梁受弯破坏的三维细观数值试验

为了在细观层次上研究混凝土梁的损伤断裂机理,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆和界面组成的三相复合材料。基于三维随机骨料随机力学参数模型,建立了2个混凝土梁湿筛试件的数值模型;模型MX1模拟骨料的随机分布,模型MX2在MX1的基础上模拟混凝土各相材料参数的随机性,通过这2个模型的抗弯数值试验,展现了混凝土梁损伤断裂和裂缝萌生与扩展的渐进过程。结果表明:数值试验得到的混凝土梁弯拉强度与真实试验测得的弯拉强度较为接近;由于骨料分布的随机性,混凝土裂纹起裂和扩展表现出显著的不规则性和不连续性;受材料参数随机分布的影响,模型MX2较MX1承载力略有降低,变形稍有增加。     

上海地区骨料缺陷致混凝土裂缝实例分析

引起混凝土桥梁构件开裂的原因有多种,其中材料是主要的影响因素之一。通过上海地区两处混凝土桥梁开裂的实例分析,介绍了针对骨料缺陷引起混凝土构件开裂的检测方法和流程,并对该类病害的性状和发展机理作分析。     

基于随机骨料模型的钢筋混凝土柱多尺度数值模拟

作为一种典型的非匀质复合材料,混凝土的细观结构将影响钢筋混凝土结构的力学行为和破坏特征。在混凝土材料细观模型的基础上,结合随机骨料法提出了一种钢筋混凝土柱非线性力学分析二维多尺度数值模拟方法。对钢筋混凝土柱拟静力滞回性能进行了数值模拟,并与二维实体模型以及二维全骨料模型模拟结果进行了对比分析。结果表明:采用多尺度模型模拟获得的钢筋混凝土柱的宏观力学行为和细观破坏特征均与试验结果吻合良好,同时多尺度模型可以有效降低计算成本,在有限计算资源下实现计算时间与计算精度的平衡。     

钢纤维对再生粗骨料水泥混凝土力学性能影响研究

通过对3种类型(铣削型、波纹型、端钩型)钢纤维再生粗骨料混凝土的力学性能试验,探讨体积分数分别为0、0.5%、1%、1.5%对再生粗骨料水泥混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度及抗冲击性能的影响。试验结果表明:钢纤维掺入使再生粗骨料水泥混凝土的力学性能明显增强,端钩型钢纤维对再生粗骨料混凝土的性能影响最大;钢纤维掺量对劈拉强度和抗折强度影响显著,对抗压强度影响较小,同时能提高抗冲击性能,当钢纤维掺量为1%时,再生粗骨料混凝土的初裂冲击次数能提高将近300%。该研究对同类再生粗骨料混凝土中添加钢纤维后的力学性能研究具有一定参考和借鉴意义。     

现代建筑混凝土损伤与强度宏观分析研究

本文从混凝土地细观结构出发,认为混凝土是由骨料,砂浆和骨料砂浆之间的粘结带构成的三相材料,采用了随机骨料模型和双折线损伤模型相结合,对15cm*15cm*15cm的立方体和Φ15×30的圆柱体试件两种尺寸和形状的混凝土试件的抗拉强度进行了数值计算和分析研究。     

粗骨料粒径对后装拔出法测试混凝土强度精度的影响

通过后装拔出法及混凝土抗压强度对比试验,采用单因素方差分析法,分析了粗骨料粒径对后装拔出法检测混凝土抗压强度影响的显著性,得出粗骨料粒径对拔出力和混凝土抗压强度有显著影响的结论;通过统计分析,建立了粗骨料粒径与后装拔出法拔出力间的相关关系,得出单粒级配粗骨料最大粒径越大,相应的拔出力有减小趋势以及连续级配粗骨料最大粒径越大,拔出力有增大趋势的结论;提出了采用综合修正系数,来修正后装拔出法测定的混凝土抗压强度的概念,以考虑不同粒径对混凝土抗压强度的影响。试验数据表明:该法具有较高的精度,满足非破损法检测构件混凝土抗压强度的精度要求。