砂率对干硬性混凝土性能的影响

研究了砂率对干硬性混凝土力学性能及耐久性能的影响,对不同砂率的干硬性混凝土试件进行力学试验、快速冻融试验、毛细吸水试验,测定不同砂率下干硬性混凝土试件的抗压强度、相对动弹模量、质量损失和毛细吸水特性。试验结果表明:随着砂率的增大,干硬性混凝土抗压强度和相对动弹模量先升高后降低;质量损失和单位面积吸水量均随着砂率的增加而减小。综合评定,砂率45%时干硬性混凝土力学性能和耐久性能指标最优。     

落锤冲击下混凝土圆柱体动力效应数值模拟

为研究混凝土材料在低速冲击下的动力效应,对一组应变率在100/s~101/s范围内的混凝土圆柱体落锤轴向冲击试验进行数值模拟研究。以自研发混凝土动态应力传感器实测应力-应变曲线为基准,对混凝土连续面盖帽模型(CSCM模型)关键参数进行参数优选,计算得到不同冲击速度下的冲击力时程、试件应力、试件内能、侵蚀内能、应变率及动力增强系数(DIF)的变化规律,获取试件损伤破坏云图。研究结果表明:试件应力、应变率和试件内能与冲击速度大致呈线性关系,混凝土材料动力增强系数与应变率大致呈抛物线关系。对比计算损伤破坏云图与试件破坏的高速摄影照片可知,经过参数优选后的CSCM模型,在低速冲击范围内有很好的计算精度,模拟破坏形态与试验结果吻合良好。     

级配钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能的试验研究

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对直径为70 mm的圆柱体试件的动态拉伸性能进行研究,得到了不同应变率下的混凝土劈裂拉伸强度和拉伸应力-时间曲线,并与静态劈裂拉伸强度进行了对比。根据试验结果,讨论了含不同种类钢纤维的活性粉末混凝土的动态拉伸性能,以及3种钢纤维级配下的钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能;总结了级配钢纤维活性粉末混凝土的应变率效应,以及影响钢纤维混凝土动态拉伸性能的因素。     

高掺量粉煤灰对高性能混凝土体积稳定性及耐久性的影响

研究了粉煤灰在较高掺量时对混凝土收缩性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能与抗冻性能的影响。试验发现:粉煤灰掺量在0～25%范围内,混凝土收缩随着粉煤灰掺量的增加而减少,但粉煤灰掺量超过20%后,收缩减少的幅度变小;当粉煤灰掺量高于30%时,混凝土的碳化速度迅速增加,抗碳化能力降低;掺加粉煤灰能大幅度降低混凝土的氯离子渗透性,且随着粉煤灰掺量的增大,混凝土的抗氯离子渗透性越高;从重量损失率的指标来看,粉煤灰掺量越大,其重量损失率越小,抗冻性能越好。     

微掺碳纳米管泡沫混凝土特性演化规律研究

为研究以微掺量碳纳米管(CNTs)纤维制备的CNTs泡沫混凝土(CNTFC)作为隧道卸压吸能材料的适用性，联合单轴加载和数字散斑采集技术，通过室内试验研究不同CNTs纤维掺量对CNTFC试件受载变形特征影响规律，并结合SEM-EDS测试技术分析CNTFC试样强度形成机理；针对不同CNTs掺入率CNTFC试件应力-应变、位移场、最大剪应变场演化规律进行研究。结果表明：CNTFC材料极限应变远大于普通混凝土脆性材料的极限应变，随CNTs掺量增加CNTFC试件峰后在保持一定变形条件下仍能提供较高抗压阻力，该特性是围岩支护卸压材料必有性能；提出CNTFC试件变形局部化启动条件分为应变判定条件和应力判定条件，应变判定条件为达到峰值应变的86.7%,应力判定条件为达到峰值应力的80.1%,以应变条件作为CNTFC试件变形局部化启动判定条件更为合理；微观测试结果表明水泥基材料水化产物与CNTs纤维所形成的复杂网络结构使CNTFC试件宏观力学性能得以提高。     

低温(3℃)养护条件下不同水灰比混凝土细观孔结构及抗氯离子渗透性试验研究

为研究低温(3℃)养护条件和水灰比对混凝土抗氯离子渗透性和细观孔结构的影响规律及程度,采用气孔分析法和直流电量法对低温(3℃)养护条件下和标准养护条件下的不同水灰比混凝土28 d细观孔结构和电通量进行测试。试验结果表明:低温(3℃)养护条件对不同水灰比混凝土孔径分布有显著影响,使其孔径粗化严重,大孔含量增多,小孔含量减少;气孔间距系数和平均孔径都明显大于对应标准养护条件下的混凝土,且都随着水灰比增大而增大,低温(3℃)对低水灰比混凝土平均孔径影响程度大,对高水灰比混凝土平均孔径影响程度小;不同水灰比混凝土28d电通量值也明显大于其标准养护条件下的混凝土,且随着水灰比增大,电通量值逐渐增大,抗氯离子渗透性逐渐减弱;低温对不同水灰比混凝土孔结构和抗氯离子渗透性都产生不利影响,使混凝土细观孔结构劣化,抗氯离子渗透性降低,且对低水灰比混凝土的影响程度大。     

单轴荷载下聚氨酯固化道床碎石道砟体压缩性能研究

聚氨酯固化道床可有效加强散体道床的整体性,固化后的碎石道砟体压缩性能是衡量改进效果的关键性指标.根据聚氨酯固化道床的结构及材料特点,制作立方体试件;通过单向及反复加压试验,研究自由边界下道砟体的压缩性能及变形规律.研究结果表明:单向压缩时试件的应力-应变曲线经过了刚度强化、稳定、衰减和破坏等4个过程;试件抵抗开裂的最大平均应力约为0.8 MPa.试件的耗能能力随着应力的增大而增强,随着反复荷载的次数增多而减小;当最大平均正压应力小于0.4 MPa时,反复加压后试件的残余应变能控制在0.01以内;超过0.4 MPa时,最大应变随荷载次数的增加仍有增大趋势.为保证聚氨酯固化道床运营的安全性和耐久性,道床所受的最大平均应力宜控制在0.4 MPa以下.     

普通混凝土落锤冲击动态力学性能试验研究

为研究普通混凝土材料的动态冲击力学性能,利用改进的落锤冲击试验装置,对C30混凝土圆柱体进行低速冲击试验。为降低落锤冲击惯性效应并获得稳定的加载速率,试验采用不同厚度的橡胶或海绵作为波形整形材料;采用20 mm厚橡胶时可消除惯性力影响,延长加载时间,使试件纵向应力趋于均匀分布,并实现恒定速率加载。试验结果表明:冲击荷载下混凝土破坏形态与静载下相同,动态增大系数(DIF)、极限应变与吸收能量随应变率增加而增加,在本文试验参数范围内应变率对混凝土应力-应变曲线形状影响较小。对已有混凝土动态力学性能试验结果进行统计和对比,验证了CEB2010规范公式偏于保守地描述了DIF与应变率的关系,且本文的研究结果填补了应变率10-1/s~100/s范围内试验数据。     

等幅疲劳加载后锈蚀钢筋静力本构关系研究

锈蚀钢筋在承受疲劳荷载作用后,其应力-应变关系相较于静力荷载作用下的应力-应变关系出现了明显的区别。为探讨准确的锈蚀钢筋疲劳加载后应力-应变关系,开展不同锈蚀率钢筋的静力拉伸试验和疲劳加载后静力拉伸试验。试验结果表明:锈蚀钢筋静力拉伸断裂,断面不规则,有颈缩现象,屈服平台随锈蚀率的增加而缩短直至完全融入强化段。锈蚀钢筋承受疲劳荷载后会产生残余变形,残余变形按较快增长、稳定增长、快速增长3阶段规律发展。依据试验数据拟合锈蚀钢筋疲劳残余应变演化方程,定义以残余应变表述的锈蚀钢筋损伤变量。建立疲劳荷载作用后锈蚀钢筋静力拉伸本构关系模型,成果可为锈损结构耐久性、剩余承载力、疲劳性能评估提供试验参考。     

-3℃养护条件下矿物掺合料对混凝土性能的影响

研究-3℃和标准养护条件下,矿物掺合料的掺加对混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性及孔结构的影响,对比分析矿物掺合料对混凝土性能的影响规律。试验结果表明:在-3℃条件下养护时,各个龄期掺加矿物掺合料的混凝土强度均低于不掺加的,这与标养条件下的强度增长规律不一致;-3℃养护下矿物掺合料的掺加对混凝土抗氯离子渗透性能有一定程度的改善,也可以细化混凝土的孔结构,但改善效果没有在标养条件下的显著。     

固化盐渍土的力学性能

对2种原生盐渍土和1种非盐渍土的固化体进行单轴无侧限抗压试验和抗折试验,在ANSYS中建立有限元模型,分析试件的破坏形态,并利用单轴无侧限抗压的试验数据,计算得到模拟三轴加栽的应力-应变曲线.结果表明:盐渍土和非盐渍土的固化体在力学性能上没有本质的区别;固化荆掺量较低时,固化土试件具有明显的塑性特征;随着固化剂掺量的增加,试件的抗压强度增大,弹塑性特征明显,并逐渐显示出脆性破坏的特征.典型的单轴无侧限抗压应力一应变曲线可分为3个阶段,即弹性段、塑性硬化段和软化段.在抗折试验中,固化荆掺量高的试件发生脆性断裂.     

矿物掺合料对高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202推荐的快速试验方法——直流电量法,研究了水灰比以及粉煤灰和硅粉两种矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明：水灰比降低,虽然可以降低混凝土6h库仑电量,但并不能有效地提高混凝土抵抗氯离子渗透能力,只有掺入矿物掺合料才能有效解决这一问题。单掺粉煤灰可以降低氯离子在混凝土中的渗透性,且随着粉煤灰掺量的增加,混凝土渗透性降低;粉煤灰的细度对混凝土28d龄期前的渗透性有较大的影响,而对后期的影响较小。单掺硅灰显著降低混凝土6h库仑电量,而且硅灰与粉煤灰复合双掺可进一步改善混凝土的抗氯离子渗透性。综合考虑,少量的硅灰与粉煤灰复合双掺是配制具有极低氯离子扩散渗透性混凝土的重要技术途径。矿物掺合料改善混凝土抗氯离子渗透性的机理主要是其在混凝土中的密实填充效应和火山灰效应。     

钢管含砖骨料再生混凝土柱轴压力学试验研究

通过20根钢管含砖骨料再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析再生粗骨料取代率、套箍系数等对试件轴压性能影响,观察试件受力全过程以及破坏形态,得到钢管含砖骨料再生混凝土试件的应力-应变全过程曲线,分别分析2个参数对试件承载、应力应变行为等影响,试验表明:钢管含砖骨料再生混凝土与普通钢管混凝土具有相似的破坏过程,再生粗骨料取代率与套箍指标均对承载能力和变形性能有影响。同时,分别用套箍混凝土理论、统一强度理论和叠加计算理论中的12个公式进行承载力计算分析,与试验值进行比较,结果表明:套箍混凝土理论计算值较接近试验值,统一强度理论较为安全,叠加计算理论值安全储备最大。最后,对计算结果较为安全且精确度较高的规范GB(50936—2014)中的公式进行修正,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出修正系数θ,并验证修正系数的正确性。     

蒸汽养护对高速铁路轨道板混凝土渗透性的影响

为探明蒸汽养护对采用水泥-矿渣粉复合胶凝材料的轨道板混凝土渗透性的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)轨道板混凝土表面吸水率和抗氯离子渗透性能(6 h电通量和氯离子扩散系数),并分析了不同蒸汽养护最高恒温温度对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明:蒸汽养护能有效提高轨道板混凝土材料早期(28 d)和后期(56 d)抗水渗透能力,而对其抗氯离子渗透能力的改善作用则主要表现在早期,对混凝土后期抗氯离子渗透能力影响不明显;在对复合胶凝材料水化程度的影响方面,蒸汽养护会显著加快水泥-矿渣粉复合胶凝材料体系的水化进程,有利于提高水化产物密实度,蒸汽养护最高恒温不超过60℃对提高水泥基胶凝材料抗渗性更加有利。     

碳纤维约束混凝土圆柱本构关系参数确定方法研究

通过收集和分析国内外大量圆形截面碳纤维约束混凝土试件的试验数据,发现不同文献在碳纤维约束混凝土试件破坏时的实测拉断应变存在较大的系统偏差,从而导致由约束强度fl来确定其强度和应力—应变表达式中的有关参数取值不具有通用性。认为,碳纤维对试件的约束刚度Cj和混凝土特性决定了应力—应变曲线的形式,而碳纤维拉断应变仅决定了曲线的终点。     

含气量和养护龄期对混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验研究

通过对不同含气量、不同养护龄期的混凝土进行试验,对混凝土的电通量试验结果进行分析,研究含气量和养护龄期对混凝土抗氯离子渗透性能（电通量）的影响,探讨现场新拌混凝土的含气量应控制的范围与减少抗氯离子渗透性能测试龄期的可行性。     

水泥乳化沥青砂浆毛细吸水性研究

采用ISAT方法测定水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)的毛细吸水速率,研究固灰比(A/C)、孔隙率、试件干密度及拌合物含气量对CA砂浆毛细吸水性的影响。试验结果表明,CA砂浆的总孔隙率影响其强度,而CA砂浆的毛细孔特性才是其毛细吸水性的决定因素;增加固灰比、提高新拌砂浆的含气量、减小砂浆干密度及降低砂浆的毛细孔隙率均可降低CA砂浆的毛细吸水速率;阳离子乳化沥青砂浆的强度及毛细吸水速率均高于阴离子乳化沥青砂浆。     

基于ASTM C1202规范的混凝土抗氯离子渗透性测定仪的研制及应用

基于ASTM C1202规范,研制了基于计算机USB总线的混凝土抗氯离子渗透性测定仪。该设备具有自动化程度和精度高、安全性强、可移植性和可扩展性强的特点。实验结果表明:随着混凝土水胶比的降低,其抗氯离子渗透性增强;同时,在相同的测试时间点,抗氯离子渗透性较高的混凝土试样端部盐池溶液的温升也较低。     

拱桥钢管混凝土温度场分析

浇筑相同尺寸的钢管混凝土和素混凝土试件并放置在温度模拟装置中,通过模拟西北地区日平均大气温度进行试件截面温度场试验。试验时测定管内相同位置处钢管混凝土和素混凝土的温度变化,得到了二者的应力、应变曲线,进一步分析了该温度场中钢管混凝土的脱粘情况。结果表明:钢管混凝土和素混凝土试件截面温度变化与大气温度变化相比有明显的滞后性,且由试件表面到中心,温度变化的滞后性越来越明显;在该温度场下钢管与核心混凝土之间不仅不会发生脱粘,而且当外界气温达到峰值时钢管对核心混凝土的约束作用最大。     

加速锈蚀钢筋的疲劳试验研究

采用外加电流加速锈蚀方法获取锈蚀钢筋并进行轴向拉伸疲劳试验,研究锈蚀钢筋的疲劳寿命退化规律。对7根未锈蚀钢筋试件和34根加速锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验研究,分析应力幅值与平均截面锈蚀率对钢筋疲劳寿命的影响。钢筋试件近似按平均截面锈蚀率分为0、5%、10%、15%和20%等5组。研究结果表明:锈蚀后钢筋疲劳寿命显著降低,但不同锈蚀程度钢筋试件的应力幅值与疲劳寿命之间均呈对数线性关系;与未锈蚀钢筋试件相比,平均截面锈蚀率为5%、10%、15%和20%的钢筋试件疲劳寿命分别下降了70%、80%、90%和95%;锈后钢筋试件的疲劳寿命近似按指数规律衰减。