高掺量橡胶集料水泥砂浆收缩性能研究

为研究高掺量橡胶粉与膨胀剂对水泥砂浆收缩性能的影响,在水泥砂浆中分别单掺10%、20%、30%(体积分数)的20目(0.83 mm)、50目(0.27 mm)橡胶粉和4%、7%、10%(质量分数)的膨胀剂,在此基础上进行正交试验,测试复掺橡胶粉及膨胀剂砂浆的自由收缩性能。结果表明:单掺时,水泥砂浆的自由收缩率随橡胶粉粒径减小、掺量增大而减小;20目橡胶粉掺量在30%、50目橡胶粉掺量大于10%、膨胀剂掺量为4%时,自由收缩率显著降低;复掺时,影响自由收缩的主要因素是橡胶粉;28 d前膨胀剂对自由收缩的影响较为明显,高掺量橡胶粉补偿后期收缩的作用显著,且对同期膨胀剂有一定促进作用;膨胀剂发挥最佳补偿收缩作用的掺量为2%,这一结果为膨胀剂在干旱地区橡胶砂浆中的应用提供了依据。

钢渣粗骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

为探究钢渣粗骨料混凝土稳定性及其应力-应变关系全曲线,该文对包头某钢铁公司的钢渣粗骨料进行了浸水膨胀率试验及压蒸粉化率试验并测其f-CaO含量;完成了6组不同钢渣替代率下的立方体抗压试验及棱柱体单轴受压试验,分析其破坏形态及受力变形特征,建立钢渣粗骨料混凝土本构关系模型。研究表明:该文所选钢渣的f-CaO含量、浸水膨胀率、压蒸粉化率均符合现行规范规定,稳定性良好;钢渣粗骨料混凝土单轴抗压强度随钢渣掺量的增加而提高,并高于普通混凝土抗压强度,破坏呈现的脆性特征也更为显著;钢渣粗骨料混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值相较于普通混凝土更高。根据过镇海本构模型及Wee模型,并引入钢渣粗骨料含量的修正系数,对钢渣粗骨料混凝土应力-应变关系采用分段式表达。该文提出应力-应变模型与试验结果拟合程度较好,可以更加全面的描述钢渣粗骨料混凝土的单轴受压力学行为。

橡胶混凝土低温轴心抗压及抗折性能试验研究

橡胶混凝土在低温下的力学性能与常温相比有较大差异。为研究橡胶混凝土低温下的力学性能,使用粒径为5~10目的橡胶颗粒等体积代替砂,配制了水胶比为0.35,0.40,0.45,橡胶掺量分别为0%,10%,20%,30%的橡胶混凝土。通过对比低温-30℃和常温20℃下橡胶混凝土力学性能的试验结果,分析低温-30℃下橡胶混凝土轴心抗压强度、抗折强度及应力-应变曲线等随水胶比及橡胶掺量的变化规律。结果表明:低温下,橡胶混凝土力学性能和变形能力较常温相比均有所提高,水胶比越大,提高幅度越大;低温下,橡胶混凝土应力-应变曲线的变化趋势与常温基本一致,但其应力和应变都有较大幅度提高;低温下,随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土折压比逐渐增大,橡胶混凝土的脆性得到改善,延性明显增强。

橡胶混凝土抗压性能及细观破坏机理研究

目的研究橡胶混凝土抗压性能及受压破坏机理,为橡胶混凝土路用提供理论基础.方法配制水灰比为0.35、0.40、0.45,橡胶掺量为0、10%、20%、30%的橡胶混凝土,进行轴心抗压强度试验;基于细观层次,将橡胶混凝土看作由砂浆、粗骨料、橡胶颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-橡胶颗粒界面组成的多相复合材料,建立橡胶混凝土细观数值模型,模拟不同橡胶掺量和不同水灰比的橡胶混凝土轴心抗压强度.结果随着橡胶掺量的增加,轴心抗压强度逐渐降低,强度损失逐渐增大;橡胶掺量相同时,水灰比越小,抗压强度越大;水灰比相同时,随着橡胶掺量的增加,应力应变曲线越来越平缓,峰值应力、初始弹性模量、峰值变形模量逐渐减小;橡胶掺量相同时,水灰比越小,峰值应力、初始弹性模量、峰值变形模量越大;抗压强度模拟结果与试验结果符合较好,验证了细观模型的正确性.结论砂浆与橡胶颗粒的界面区域对橡胶混凝土轴心抗压强度和破坏过程影响较大;骨料和砂浆界面性能约为砂浆的65%,橡胶和砂浆界面性能约为砂浆的35%.

钢渣细骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

为研究钢渣细骨料在混凝土中的适用性及钢渣细骨料混凝土的轴压本构模型,进行了钢渣细骨料的物理化学性能试验,并对钢渣细骨料的稳定性进行测试分析;在此基础上,制备了6组不同钢渣细骨料掺量的钢渣混凝土立方体及棱柱体试件,研究了钢渣细骨料混凝土的单轴受压性能.研究结果表明:本文选用钢渣的游离氧化钙含量、压蒸粉化率均满足相关规范要求,适用于混凝土细骨料;钢渣细骨料混凝土破坏的脆性特征更加明显,比普通混凝土的抗压强度有明显提高;钢渣混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度比值为0.80~0.86;可依据Carreira and Chu模型及Wee模型对钢渣混凝土本构关系进行分段描述,分段式本构模型与实测钢渣细骨料混凝土的应力-应变曲线基本吻合.

橡胶混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究橡胶混凝土的弯曲疲劳性能,将粒径为0.54 mm的橡胶颗粒以不同掺量掺入混凝土中,制成橡胶混凝土试件进行轴压试验与轴拉试验,测其应力-应变曲线,计算出弹性模量和泊松比。进行四点弯曲静载试验及ABAQUS数值模拟,得到极限荷载、峰值挠度和荷载-挠度曲线,试验结果与数值模拟结果较接近,验证了数值模型的可靠性。使用疲劳软件Fe-safe分析等幅及变幅加载下橡胶混凝土弯曲疲劳寿命,结果表明:无论是普通混凝土还是橡胶混凝土,在等幅循环荷载下,应力水平越高,弯曲疲劳寿命越低;各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命都比普通混凝土的大,且橡胶掺量越多弯曲疲劳寿命越大;在变幅荷载作用下,随着橡胶掺量的增大,混凝土的弯曲疲劳寿命也越大;随着变幅等级增多,各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命均降低,且变幅等级越多,弯曲疲劳寿命越低。

橡胶混凝土抗折强度及细观破坏机理研究

为研究橡胶混凝土弯折裂纹扩展过程和破坏机理,配制了水灰比为0.35、0.4、0.45、橡胶掺量为0、10%、20%、30%的橡胶混凝土,进行抗折强度试验,得到3种水灰比、4种橡胶掺量的混凝土抗折强度变化规律。基于细观层次,将橡胶混凝土看作由砂浆、粗骨料、橡胶颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-橡胶颗粒界面组成的多相复合材料。建立橡胶混凝土细观数值模型,模拟不同橡胶掺量和不同水灰比的橡胶混凝土抗折强度试验。结果表明:砂浆-橡胶颗粒的界面区域对橡胶混凝土抗折强度和破坏过程影响较大;随着水灰比的增大,橡胶-砂浆界面的强度与砂浆的强度差值减小,使橡胶混凝土抗折强度减小趋势变得缓和;随着橡胶掺量增大,增加了裂纹发展的不确定性,减弱了混凝土的脆性破坏。

橡胶混凝土抗压强度及细观破坏机理

为研究橡胶混凝土受压裂纹扩展过程和破坏机理,配制了水灰比为0.35、0.40、0.45,橡胶掺量为0、10%、20%、30%的橡胶混凝土,进行立方体抗压强度试验。将橡胶混凝土看作由砂浆、粗骨料、橡胶颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-橡胶颗粒界面组成的多相复合材料,建立细观数值模型,模拟不同橡胶掺量和不同水灰比的橡胶混凝土立方体抗压强度,模拟结果与试验结果符合较好,验证了细观模型的正确性。对橡胶混凝土立方体受压破坏进行细观仿真研究,结果表明:砂浆与橡胶颗粒的界面区域对橡胶混凝土立方体抗压强度和破坏过程影响较大;随着水灰比增大,砂浆与橡胶混凝土颗粒界面区域对橡胶混凝土立方体抗压强度的影响变小。

温度梯度作用下橡胶混凝土路面力学响应分析

采用橡胶混凝土材料的本构关系,建立具有传力杆的橡胶混凝土路面结构有限元模型,模拟温度梯度作用下路面结构的力学行为.基于模拟结果对温度疲劳应力的计算公式进行非线性拟合.结果表明:温度梯度作用下,与普通混凝土路面结构相比,橡胶混凝土路面在纵缝边缘中部、横缝边缘中部、板角和板中的面层板底最大拉应力分别减小了70.51%,50.89%,74.37%和53.06%.橡胶混凝土路面的板底拉应力沿面板纵向分布,板中的拉应力最大.橡胶混凝土路面板的最大翘曲位移向远离接缝一侧方向偏移.增加面板模量或面板厚度会增大面板翘曲程度.地基反应模量对板角最大竖向位移影响显著.温度梯度一定时,面板模量和面板厚度与路面板的最大拉应力呈显著正相关.

基于宏-细观尺度的钢渣混凝土力学性能研究

为研究钢渣细骨料混凝土的力学性能,配制了钢渣替代率为0、10%、20%、30%的砂浆和混凝土,进行砂浆抗压强度、混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验。结果表明:粒化钢渣具有界面过渡区,可以减弱钢渣砂浆的抗压强度;钢渣具有一定的水化活性,可以提高砂浆的水灰比,进而提高砂浆的抗压强度;钢渣掺量为20%时,混凝土试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度最大;钢渣掺量为30%时,混凝土试件的抗折强度最大。基于细观尺度,将钢渣混凝土看作由砂浆、粗骨料、钢渣颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-钢渣颗粒界面组成的五相复合材料。建立钢渣混凝土细观数值模型,模拟不同钢渣掺量的混凝土立方体抗压强度、抗折强度、荷载-挠度曲线。模拟结果与试验结果符合较好,验证了细观模型的正确性。