再生混凝土力学性能研究现状与挑战

下文介绍了再生混凝土基本概念及其在建筑领域的重要性,并对再生混凝土抗压强度、抗折强度、耐久性等性能进行凝练,使其与普通混凝土进行比较。同时,还对再生混凝土的制造等方面提出改进方法,使其力学性能得到提升,以确保其在建筑结构中的安全可靠性;最后对其未来发展趋势和挑战进行讨论,认为再生混凝土在推广应用过程中具有广阔市场前景和应用潜力。

剑麻-耐碱玻璃纤维对混凝土的性能影响

剑麻纤维作为一种绿色环保植物纤维,具有成本低廉、韧性和弹性模量高、抗拉抗腐蚀性好等诸多优点,混凝土中掺入剑麻纤维在一定程度上能够提高其劈裂抗拉强度和弹性模量,从而提高混凝土结构的耐久性,延长混凝土的使用寿命。耐碱玻璃纤维具有抗拉强度高、流动性好、与混凝土浆料的包裹黏结性好等特点。该纤维的掺入对于混凝土的抗折和抗拉强度有着明显提高,并且已经成功应用在了隧道工程当中,取得了较为成功的结果。这两种纤维所组成的双掺混合纤维不仅能够保留两者优点,而且能够加强其力学性能。文章主要探讨了两者混合所构成的混合纤维混凝土的特点及其对混凝土力学性能改善的效果。

煤矸石混凝土力学性能研究

煤矸石作为我国排放量最大的固体废弃物,其合理处置及资源化利用直接关系到矿区生态环境。将煤矸石掺入混凝土中再利用,形成煤矸石混凝土,已经成为其资源化利用的主要方式。下文介绍了煤矸石的理化特性,总结了煤矸石对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯折强度的影响。并介绍了煤矸石混凝土在工程中的应用。

新工科背景下专业核心课程思想政治教学实践与探索

育人为本,德育为先,立德树人是教育的根本任务。新工科背景下的人才培养,不仅要智育,更需要德育。分析目前新工科专业课程思政存在的主要问题,分别从育人理念、教师队伍、教学资源建设和课程思政内容等方面探讨了课程思政的建设思路,并以隧道工程的发展、隧道施工技术及隧道位置选择等为例,就如何在课堂教学中无痕植入思政元素进行初步尝试,期望为新工科专业课程思政的进一步实施提供借鉴与参考。

浅谈聚丙烯纤维对不同环境下混凝土力学性能的影响

本文指出纤维混凝土作为一种新型高性能混凝土建筑材料已经被广泛运用于各类工程建筑中,混凝土的实际应用不仅要考虑强度是否符合标准,还要考虑不同使用环境对其工程性能的影响。本文通过目前国内外对聚丙烯纤维混凝土的研究,对聚丙烯纤维混凝土在常见侵蚀性溶解性盐环境下、冻融循环及高温影响下、反复荷载环境下的力学性能进行综合阐述,总结了聚丙烯纤维对不同使用环境下混凝土力学性能的影响,为相关使用环境下聚丙烯纤维混凝土的工程应用提供参考和指导。

密度和围压对粗粒土力学性质的影响

通过4组不同密度的粗粒土大型三轴压缩试验,研究了密度和围压对力学性质的影响。成果表明:对于同一种粗粒土,密度和围压是影响力学性质的重要因素,它们共同决定了粗粒土的应力应变曲线形态。疏松的粗粒土一般表现为应变硬化型和体积压缩,随着围压的增大,应力应变曲线的硬化特征更加明显,体缩变形也增大。密实的粗粒土在低围压下应力应变曲线一般呈软化型,且常常表现出较大的体胀变形;高围压下,则表现出硬化特征和体缩特征。密度相同时,围压越高,粗粒土的抗剪强度也越高;围压一定时,粗粒土的残余强度相同。初始孔隙比小的粗粒土在相同的应力状态下体积变形也较小。密度是决定初始弹性模量的根本因素,而剪切变形过程中弹性模量则是密度和应力状态共同决定的。三轴压缩试验条件下,剪应力引起的体积变形一般是先剪缩后剪胀的,其大小由密度和应力状态决定。

粗粒土剪胀性大型三轴试验研究

剪胀性是土体显著区别于一般弹性材料的基本特性,与土体的强度和变形特性密切相关。通过4组不同初始密度的塔城砂砾石常规大型三轴试验,研究剪胀性对粗粒土强度和变形特性的影响。试验结果表明,(1)若体变速率(体变和轴向应变均以压缩为正)先从正值减小到负值并达到最小值,随后又有所增大但仍小于0,则应力-应变曲线为软化型,在比值为最小值时土体剪胀性最大,对应于峰值强度,若体变速率从某一正值单调减小并一直大于0,则应力-应变曲线为硬化型;(2)体变变化趋势取决于剪胀性和压缩性的大小,剪切后期若剪胀速率大于压缩速率,则体变先压缩后膨胀,应力-应变曲线呈软化型,反之若剪胀速率小于压缩速率,则体变一直是压缩的,应力-应变曲线呈硬化型。研究结果对于加深认识粗粒土的强度和变形特性具有重要意义。

粗粒土CT三轴流变试验研究

一些土石坝在建成后后期变形明显,这与粗粒土的流变密切相关。目前,粗粒土流变研究主要集中在力学性质试验和本构模型研究等方面,较少对粗粒土流变中的颗粒运动规律进行研究。通过单级配矾石CT三轴流变试验,研究了粗粒土流变过程中颗粒运动规律。试验结果表明,粗粒土的流变过程就是粗粒土颗粒位置相互调整的过程,即颗粒从不稳定结构状态向稳定结构状态调整变化的过程,直到所有颗粒的能量都达到最小状态,此时颗粒不再发生错动、转动和破碎,粗粒土达到流变稳定状态。对粗粒土三轴流变过程中颗粒运动规律的认识,有助于加深对粗粒土流变性质的了解,为工程应用提供参考。

粗粒土二维模型试验的组构分析

粗粒土的组构主要指土颗粒的几何排列方式,是决定粗粒土宏观力学性质的根本因素。为研究组构对粗粒土应力应变关系的影响,进行了粗粒土二维模型试验研究。应用计算机图像测量分析系统对模型试验图片进行分析,能定量地分析试验过程中颗粒的位移、转角、长轴的定向、配位数及枝向量的变化。图像处理结果表明,模型试验过程中颗粒的运动规律与三轴试验过程中颗粒的运动规律一致,说明模型试验能反映三轴试验过程。颗粒位移矢量图和颗粒错动矢量图分析说明,宏观应变均由颗粒调整得到,在变形的不同阶段均有颗粒错动发生,随着变形的发展发生错动的颗粒数量增多,并逐渐集中到剪切带上。颗粒长轴和枝向量的定向性与偏应力有很好的关系,定向性增强应力是增长的;反之,定向性减弱应力是衰减的。对于接触紧密的颗粒,随着变形的发展平均枝长的变化不是很明显。平均配位数与体变之间没有很好的关系,可能与模型试验中采用多边形颗粒及颗粒偏大有关。

应力状态对粗粒料力学特性影响的大型真三轴试验

土石坝所处的应力状态较接近平面应变应力状态或三维应力状态,而常规三轴试验低估了粗粒料的力学性能。应用大型真三轴仪对常规三轴应力状态、平面应变应力状态和真三轴应力状态(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3)=0.25,b为中主应力系数,σ1、σ2、σ3分别为大、中、小主应力)下粗粒料的力学特性进行了压缩试验研究。试验结果表明:相同小主应力下,常规三轴试验、平面应变试验、真三轴试验的大、小主应力之差与大主应力方向应变的关系曲线依次变高变陡。某一试验加载条件下,体应变随球应力的增大而增大,初始剪切阶段增加较慢,随后呈线性增大,不同小主应力的体应变曲线较为接近。平面应变试验强度和真三轴试验强度比常规三轴试验强度有较大增长,真三轴试验强度增加百分比大于平面应变试验强度增加百分比。初始弹性模量随小主应力的增大呈线性增大。平面应变状态下中主应力系数随大主应力方向应变的增大而增大,初始剪切阶段增长较缓,之后近似呈线性增大。相同小主应力下,从常规三轴应力状态至平面应变应力状态再到真三轴应力状态,小主应力方向应变均为膨胀变形,且膨胀变形依次增大。同一试验加载条件下,小主应力较小时,应力比(偏应力与球应力之比)与偏应变的关系曲线位于上方。

材料状态对粗粒料力学特性影响的试验研究

粗粒料的力学特性与材料状态诸如围压、密度、岩性、级配等因素密切相关。通过粗粒料常规大型三轴各向等压固结排水剪切试验,研究了材料状态对粗粒料力学特性的影响,试验结果表明,初始干密度越小,应力–应变曲线硬化性越强,剪缩性越明显,随着初始干密度的增大,应力–应变曲线的软化性和剪胀性逐渐增强;岩性对粗粒料的力学特性也有明显影响,岩性越硬,应力–应变曲线的软化现象越明显,试样的剪胀性也越大,抗剪强度也越高;级配对粗粒料的力学特性也有重要影响,粗砂和细砾含量相同时,粗砾含量越低,粗粒料抗剪强度越小,体胀变形越大;不同围压的试样孔隙比随着剪切变形的发展逐渐趋向于临界孔隙比,且在平均正应力对数坐标系内呈较好的线性关系;围压、密度、岩性、级配等影响因素下,粗粒料的Rowe剪胀模型参数的归一性都较好,说明Rowe剪胀模型能反映粗粒料的材料状态对其力学特性的影响。

干密度对粗粒料力学特性的影响

粗粒料的力学特性不仅取决于应力状态,还与粗粒料本身的松密程度密切相关,即与粗粒料的材料状态相关。通过不同初始干密度的粗粒料常规大型三轴各向等压固结排水剪切试验研究了干密度对粗粒料力学特性的影响。试验结果表明:粗粒料应力-应变曲线的形态取决于密度和围压的共同作用,破坏状态之前密度和围压共同决定了粗粒料的强度和变形,而当应变足够大处于渐进状态或临界状态时,粗粒料的应力和体积应变受初始干密度的影响逐渐减小直至消失。对于软化型曲线,相变状态的应力小于渐进状态的应力,而渐进状态的应力小于破坏状态的应力。无论围压大小如何,随着初始干密度的增大,应力-应变曲线的硬化性逐渐减弱,而软化性则逐渐增强。

不同密度粗粒料强度特性的大型真三轴试验

干密度对粗粒料的强度特性有重要影响,特别是三维应力状态下影响更为显著。通过不同密度粗粒料大型真三轴等小主应力等中主应力系数(b=0.25)加载试验和大三轴试验研究了干密度对粗粒料强度特性的影响。结果表明,大型真三轴试验的应力曲线基本呈爬升型,高于和陡于大三轴应力曲线,表现出较强的硬化性;粗粒料强度基本随初始干密度的增大或小主应力的增大呈线性增大;大型真三轴试验强度比大三轴试验强度增大20%~97%,且小主应力越小,强度增大幅度越大;令粗粒料黏聚力为0,则内摩擦角随初始干密度的增大基本呈线性增大,随小主应力的增大而减小;破坏应力比随初始干密度的增大呈线性增大,随小主应力的增大而呈线性减小,大型真三轴试验的破坏应力比小于大三轴试验的破坏应力比。

粗粒土二维模型试验研究

粗粒土是土石坝的主要填坝材料,其力学特性研究是土力学热点之一,一般采用三轴试验来研究粗粒土的力学性质,由于试验方法的限制,很难观察到三轴试验过程中颗粒的运动。为了获得试验过程中颗粒的运动规律,研究粗粒土的细观变形机理,设计并开展了粗粒土二维模型试验。二维模型试验过程中可以清楚地观察到颗粒的运动,能定性地分析试样的受力变形特征。试验结果表明:①峰值偏应力随侧压力的增大而增大,峰后略有软化现象,体变随应变的发展先剪缩后剪胀,侧压力越小剪胀性越明显;②抗剪强度包线呈很好的线性关系;③颗粒破碎率随侧压力的增大而增大,在很小的侧压力下,就有颗粒破碎发生;④试样破坏时有较明显的剪切带。模型试验的上述规律和三轴试验成果具有很好的一致性,说明二维模型试验能够反映三轴试验过程。

粗粒土组构二维模型试验研究

粗粒土的宏观力学性质取决于粗粒土的初始组构及剪切过程中的组构变化。为研究组构对粗粒土应力应变关系的影响,通过制取不同初始组构的试样,进行了粗粒土二维模型平行试验。应用计算机图像测量系统,对颗粒的运动进行量测,从而获得受力变形过程中组构的变化。通过分析组构与应力应变的关系,得到如下认识:1平行试验的粗粒土的应力应变曲线有一定差异,说明组构对应力应变起决定作用;2在试样破坏之前,枝向量和颗粒长轴的定向性随着应力的增长逐渐增强;3峰值偏应力随着枝向量初始组构主值比的增大而增大;4平均枝长随体变的增大而略有减小;5平均配位数并未随着孔隙比的减小而增大,可能与模型试验中采用多边形颗粒及颗粒偏少偏大有关。

围压和密度对粗粒料临界状态力学特性的影响

粗粒料的力学特性不仅取决于有效围压,还与密实程度密切相关。通过4组不同初始干密度粗粒料的大型三轴固结排水剪切试验,研究了围压和密度对粗粒料临界状态力学特性的影响。试验结果表明:软化型应力应变曲线破坏状态偏应力大于相变状态偏应力,而相变状态偏应力与临界状态偏应力较为接近;不同围压、不同密度的试验,随着剪切的进行,偏应力与平均正应力的应力比逐渐趋向于临界应力比,软化型试验应力比曲线呈单驼峰型形态,硬化型试验应力比曲线呈爬升型形态;临界孔隙比随临界平均正应力的增大而减小,随初始孔隙比的增大基本呈线性增大。研究成果可为特征状态参数研究和临界状态本构模型的建立提供依据。

三维应力状态下粗粒料强度特性试验研究

粗粒料所处的应力状态具有随时间和空间而变的特点,往往处于较复杂的三维应力状态下。通过粗粒料大型真三轴各向等压固结等比例加载试验,研究了不同中主应力系数条件下粗粒料的强度特性。试验结果表明:中主应力对粗粒料的强度有重要影响,三维应力状态下,粗粒料的强度比常规三轴应力状态下有较大提高,大小主应力之差与大主应变关系曲线也更加陡峭;中主应力系数b从0增大到0.25时,破坏时大小主应力之差增加了39%~50%;摩尔–库仑强度参数咬合力c和内摩擦角?均随着中主应力系数b的增大而增大,其中咬合力c的增长较为显著,特别是b从0增大到0.25时;相同小主应力条件下,b=0时,破坏偏应力与球应力之比最小,b=0.25时,破坏应力比达到最大值,随着b的增大破坏应力比又有所减小;相同中主应力系数条件下,随着小主应力的增大,破坏应力比逐渐减小。

中国微波遥感发展的新阶段新任务

在回顾和总结国际微波遥感发展40余年和中国微波遥感发展30余年的基础上,着重分析中国微波遥感技术发展现状,分析了中国在未来几十年对微波遥感发展的广泛要求。文章提出适应这些需求并进一步提高微波遥感发展水平的若干战略设想和一些值得重视研究的前沿技术领域,指出了当前我国在发展微波遥感中值得重视的几个问题。

粗粒土CT三轴湿化变形试验研究

粗粒土的湿化变形对土石坝的变形和稳定具有重要影响,通过粗粒土CT三轴湿化变形试验对粗粒土的细观变形机理进行了初步探讨。试验结果表明,对于处于某一轴向应力条件下相对稳定且干燥的粗粒土,由于水的浸润作用,颗粒被软化或润滑,原本相对稳定的接触状态变的不稳定,颗粒产生错动和转动,颗粒位置发生调整,直到各个颗粒具有相对较大的接触面积时重新趋于稳定状态。颗粒调整的最终结果是孔隙减小,竖向变形增大。由于颗粒软化和润滑作用导致的强度降低大于颗粒挤密作用带来的强度提高,因此湿化后粗粒土的强度降低,这会对坝体安全带来不利影响。

基于大型三轴排水剪切试验的粗粒土强度特性研究

鉴于粗粒土强度受内外因影响往往随时间和空间而变化,选取塔城砂砾石试样做了大型三轴试验,研究了轴对称应力条件下粗粒土的强度特性。结果表明,体变增量为零对应于屈服强度,此时体缩变形达最大值;体变增量与轴向应变增量之比的最小值与破坏强度相对应,此时剪胀性最大;破坏强度一般比屈服强度大,且应力应变曲线软化特征越强,破坏强度与屈服强度之间的差异越大;屈服强度参数粘聚力小于破坏强度参数粘聚力,但屈服强度参数内摩擦角大于破坏强度参数内摩擦角。