半轻混凝土的物理力学性能变化规律试验研究

为了揭示水胶比、河砂和碎石体积取代率对半轻页岩陶粒混凝土的物理力学性能影响规律,进行了水胶比分别为0.30、0.35、0.40,河砂取代率分别为5%、10%、15%,碎石取代率分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%时的相互交叉试验。结果表明:在水胶比为0.35、河砂取代率为10%、碎石取代率为25%时,半轻混凝土的各项物理力学性能指标达到最优;抗折强度与抗压强度、折压比与抗折强度、干表观密度和比强度与抗压强度之间,均存在强相关关系;但干表观密度和比强度与抗压强度之间的关系,敏感于抗压强度的变化;通过普通骨料对部分轻骨料的同时取代,不仅能保证混凝土的干表观密度小于1 950 kg/m3的技术要求,而且还能克服全轻混凝土的技术缺陷,以及降低工程成本。

全轻页岩陶粒混凝土的强度影响因素

因轻骨料混凝土的强度影响因素较多,且相关规程对配合比设计参数规定的范围又较宽,从而导致配合比设计困难.因此,为了确定最佳配合比设计参数对全轻页岩陶粒混凝土进行了一系列强度因素影响试验.结果表明,页岩陶粒混凝土强度主要取决于水泥砂浆强度、骨料自身强度和预湿时间.虽然混凝土强度与水胶比成反比,并与砂率的影响规律相同,但都有一个强度上限值;其次,轴心与立方体抗压强度接近,7 d与28 d抗压强度也较接近;第三,其弹性模量较普通混凝土低,而峰值应变与总应变则较普通混凝土大,因此,更适宜于抗震与抗爆炸冲击等结构.

基于残余应变的多侧压下混凝土受拉疲劳损伤研究

在侧压分别为0．25fc和0．50ft及其组合条件下，进行了混凝土在多侧压下的受拉等幅与变幅疲劳试验，得到了疲劳累积极限应变和残余极限应变，建立了残余应变与疲劳次数关系方程，并给出了残余应变与循环次数关系曲线。根据残余应变的稳定性，也即不受加载历程的影响，主要与侧应力水平和相对疲劳次数有关，以残余应变与相应应力水平下的残余极限应变之比作为损伤变量，建立了损伤变量与疲劳次数关系的统一方程，并给出了损伤变量与疲劳次数关系曲线。同时，对单轴、单、双侧压下的混凝土受拉疲劳的累积极限应变和残余极限应变与相应应力条件下的静态峰值应变进行了比较，其结果是随着侧应力水平的增加，相应的极限应变增加，再次说明了侧应力水平的影响。静态峰值应变与相应条件下的疲劳累积极限应变接近，残余极限应变与静态峰值应变及疲劳累积极限应变的比值较为稳定，其变化区间在0．22-0．28之间，且两种比值之间相差0．0-0．2。最后，对Miner准则进行了改进，并根据所建立的损伤模型与改进的Miner准则，对变幅疲劳寿命进行了预测，其结果是较为合理的。

多种混凝土材料的多轴强度模型

系统地研究了双剪强度模型的构造特点、边界条件及其应用。其中,利用三参数的确定解模型,可以推导出平面特征试验点;而通过四参数和六参数的不定解模型,则分别建立了多轴特征强度参数关系方程,并从理论上得到了多轴等拉强度接近但并不相等的结论。其次,通过对静水应力公式的变换,分别建立了适于平面和空间应力比例加载条件下的简单强度模型;而由四参数模型则给出了定侧压加载条件下的二轴强度模型。最后,依据所建立的各种强度模型,在仅知道材料的单轴拉、压强度的极端条件下,给出了推算所有缺失的特征强度和任意加载条件下的极限强度的两个计算流程图;并据此对多种混凝土的多轴强度进行了验证,其结果则说明了模型是合理的。

模糊聚类理论的算法实现及其在粉煤灰分类中应用研究

详细介绍了模糊聚类理论的分析步骤和计算机算法,并给出了典型的工程应用例子,同时也提出了模糊聚类的改进方法。

石轻页岩陶粒混凝土的强度试验研究

为了探讨水胶比和碎石体积取代率对次轻页岩陶粒混凝土的物理力学性能影响,通过正交试验得到了LC20最佳配合比,然后再通过不同水胶比(0.30、0.35、0.40)和不同碎石体积取代率rg(0、10%、20%、30%、40%、50%)进行试验,并通过干表观密度、抗压强度、抗折强度、劈拉强度、比强度和折压比,以及断截面破坏形态,探讨其变化规律。结果表明,当碎石取代率为30%,水胶比为0.30时,次轻页岩陶粒混凝土的上述各项指标除折压比外均为最优,并能同步提高强度和韧性,而且还可以有效弥补页岩陶粒产量有限、价格较高和施工性能较差的缺陷。

全轻纤维混凝土的SHPB冲击强度与耗能效应

以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准,对聚丙烯纤维、钢纤维和多壁碳纳米管不同组合掺入方式,分别进行了静力和分离式Hopkinson压杆(SHPB)冲击试验,利用HJC模型和LS-DYNA软件对素混凝土和钢纤维混凝土的动态应力-应变曲线进行了数值模拟。结果表明:全轻纤维混凝土不仅具有应变率效应和临界值,而且还具有强度效应和能量效应;并随应变率提高,其动态峰值应力和峰值应变、总能耗随之增大,且动态应力增长系数与应变率的对数具有显著相关性,但纤维掺入方式具有明显的差异性。其中,单掺时以聚丙烯纤维为最好,双掺时差异不大,三掺时为最好。数值模拟与试验曲线相近,但峰值应力较大和下降段差异较大,表明HJC模型对全轻混凝土及其纤维混凝土具有一定的局限性。

高强钢纤维碳纳米管混凝土单轴受压本构关系

为了改善高强素混凝土的脆性破坏行为,通过钢纤维与碳纳米管的混掺试验,分别进行了空白试样和高强钢纤维碳纳米管混凝土的立方体和轴心抗压试验,得到了单轴受压应力-应变关系曲线,并由此建立了本构方程。试验结果表明:HSPC的棱柱体试件破坏形态为典型的脆性破坏;HSSFCNRC属于典型的塑性破坏。其次,两者的轴压比(轴心与立方体抗压强度之比)均随强度提高而提高,但HSPC的峰值应变、弹性模量和泊松比均比HSSFCNRC小;第三,由于HSPC的脆性和压力试验机的局限性,所采集到的下降段曲线上数据点远较后者少得多,而且后者也较前者的曲线平缓得多。这些特征指标,均说明了钢纤维与碳纳米管已有效改善了HSPC的脆性破坏行为,可为相关工程应用奠定基础。

深部矿井回风井冻结施工过程中管涌事故分析

为了探讨冻结法井筒施工发生管涌事故的原因,以平煤一矿北三回风井为例,在混凝土井壁出现大量不规则而且宽度和深度较大的裂缝后,结合现场测试数据、地质条件和施工工艺对管涌事故进行了综合分析。由分析结果可知,管涌事故的主要原因为:1施工工艺不合理,如冻结管孔偏斜较大,注浆压力过大,混凝土浇筑不连续而出现施工冷缝,爆破装药量过大而引起的震动,致使混凝土在终凝前后就已产生载荷型裂缝;2混凝土配比、生产与养护不合理,如混凝土没有达到实际设计强度等级,无生产、浇筑养护措施,从而无法避免大体积混凝土的质量通病,即收缩裂缝;3地质条件的限制,如事故段岩石破碎,高角度裂隙发育,裂隙承压水压力大,构造应力大;同时,裂隙承压水与井壁外侧呈点接触或线接触,从而造成应力集中,发生横截面失稳现象。

混凝土疲劳强度折减系数的模糊比较

设计了混凝土疲劳专用试件形状,阐述了疲劳参数的确定方法,进行了轴向拉-拉和轴向拉-压疲劳试验,在比较了多种曲线拟合方法后,最后选择了多元线性回归分析方法并建立了疲劳方程。本文也详细研究了二元模糊比较数学模型及其算法,并首次运用该算法对各种规范的混凝土疲劳强度折减系数进行了比较分析,发现了本试验与文献的接近程度,为相关试验及相关工程设计提供了参考。

不同轻质混凝土的强度及耐久性影响因素分析

以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准开展不同轻质混凝土的正交试验,并以河砂取代率分别为5%、10%、15%、20%、25%时获得砂轻混凝土;以碎石取代率分别为5%、15%、25%、35%、45%时获得石轻混凝土;以普通砂石最佳取代率同时取代获得混合轻质混凝土(简称混轻混凝土)。试验结果表明,在合理取代率范围内,混轻混凝土的抗压强度、抗折强度和干表观密度得到显著提高,但碳化深度变化幅度较小;当河砂、碎石取代率分别为10%、20%时,其抗氯离子性能为最优;河砂取代率为20%时的砂轻混凝土、碎石取代率为25%时的石轻混凝土,其抗压强度、抗折强度较基准全轻混凝土提高幅度为最大;其干表观密度则分别随碎石、河砂取代率增加呈现线性增长;其碳化深度则随碎石替代率增加而逐渐减小,但却随河砂取代率增加而逐渐增大;其6 h电通量与碎石取代率(除一点外)呈正相关,表明其抗氯离子性能降低,但却与河砂取代率呈负相关,表明其抗氯离子性能增强。

多向侧压下混凝土受拉变幅疲劳试验及损伤研究

本文进行了混凝土分别在单、双向侧压作用下受拉变幅疲劳试验,得到了疲劳寿命和残余应变。根据循环应力-应变关系曲线定义了疲劳变形模量,利用疲劳变形模量比与循环次数关系,建立了损伤模型,并依据这一模型对损伤进行了估计和对剩余疲劳寿命进行了预测,结果是比较满意。

孔隙结构对石轻混凝土抗压强度和氯离子渗透性能影响

为了探讨石轻混凝土孔隙结构对抗压强度、氯离子渗透及变形性能影响,采用气孔分析仪测试了普通碎石在不同取代率时的孔径变化范围,分析了平均孔径、孔径率和孔隙率对上述参数影响规律。结果表明:抗压强度、氯离子渗透和变形性能的决定因素不是平均孔径和孔隙率,而是20~100、100~200、200~500μm范围内孔径率和累积孔径率及其分布均匀性。其中,抗压强度在取代率为35%时达到最大,此时平均孔径和100~200μm范围内孔径率均最大,但在上述孔径范围内孔径率相差幅度不大,累积孔径率和孔隙率为最小;6 h电通量降低幅度在取代率为15%时最小,虽然孔隙率较大,但决定于小于100μm孔径及上述孔径范围分布;因强度与比强度和弹性模量的相关性,同样表现为取代率为35%时抗损伤变形能力最强。

广义八面体理论研究综述

在真三轴应力状态下,根据不同材料的破坏(屈服)面特征,依次采用三组破坏面对正六面单元体进行截取,则可得到一系列八面单元体(特别是岩土),亦即广义八面体,并进而可派生出其他相应的单元体,而已知的等倾八面体和双剪理论中的正交八面体则是其中的2类特征过渡单元体,由此构成了一个广义八面体单元体系.而不同单元体上的应力,则可通过双剪应力、静水应力和应力Lode参数建立起内在联系,并可据此对应力状态进行划分.在这一理论体系中,若首先考虑中间主应力和静水应力效应的情况,则可探究材料的多轴强度模型及其演变规律;其次,可根据材料的弹塑性理论,探究材料的强度、变形的本构关系;第三,可通过对建立在偏平面上的屈服方程,探索其演化规律.由此可初步建立起广义八面体理论体系的架构.进一步可在此基础上开展更为广泛的包括材料的弹-塑-粘、损伤、疲劳和蠕变等性征的内在规律,从而建立起较为完善的广义八面体理论体系.

基于拉拔试验钢筋与全轻混凝土的黏结破坏模型分析

为了探讨热轧月牙肋钢筋和热轧光圆钢筋在全轻混凝土(ALWC)中的黏结滑移性能,进行了不同工况下的拉拔试验,得到了拉拔力-位移曲线(F-S曲线),并观察了破坏形态。结果表明:光圆钢筋只发生拔出破坏,而月牙肋钢筋则会出现拔出破坏或劈裂破坏2种形式;通过对2种破坏形式分析,以及对F-S曲线进行黏结应力-位移曲线(τ-S曲线)的变换分析发现,其黏结破坏机理和黏结滑移曲线特征均与普通混凝土(NWC)相似,并据此给出了全轻混凝土的τ-S拟合曲线;虽然黏结应力随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,且对于月牙肋钢筋而言,月牙肋与混凝土之间的机械咬合力对黏结应力的贡献率一般在95%以上;当直径为20 mm时,拉拔力出现倒缩现象;根据月牙肋钢筋的月牙肋特征,提出了月牙肋钢筋的物理-力学分析模型;并按不同受力阶段分别导出了相应的力学模型。最终得到了月牙肋钢筋直径与等效半径之间的关系式,并通过试验验证了模型的正确性。

混凝土多轴强度模型的偏平面方程变换及讨论

为了将应力空间中的强度模型转换为偏平面方程,反之亦然,可根据所选择的不同参考坐标轴来实现,有两种变换方法,且可以通过坐标变换实现互逆。通过这两种变换方法,可以相互证明偏平面极限迹线所具有的6折对称特征。而根据混凝土多轴强度模型的偏平面分析,表明混凝土的多轴破坏形态可以分为广义受拉和广义受压两种形式,这就暗示了统一的强度模型是难于实现的,并说明了现行的统一子午线方程是不合理的,需要分类建立或者建立新的统一子午线方程,而这正说明了不同的强度模型需要根据偏平面上的形态进行协调。

单轴应力状态下碳纳米管喷射混凝土本构关系

水泥基碳纳米管混凝土可以充分发挥其优良性能,但由于碳纳米管的成本而导致碳纳米管混凝土研究与应用滞后.因此,分别对碳纳米管喷射混凝土的单轴受压应力-应变曲线、弹性模量、泊松比进行了试验研究,并将其与普通喷射混凝土、钢/仿钢纤维喷射混凝土、仿钢/聚丙烯纤维喷射混凝土进行了比较分析,最终确定了以GB50010—2010推荐公式作为碳纳米管喷射混凝土的应力-应变方程,同时也给出了弹性模量计算公式以及泊松比测试结果.由破坏形态和本构关系可知,碳纳米管喷射混凝土的韧性及延性均优于其它各组喷射混凝土.

高强钢纤维碳纳米管混凝土双轴受压试验与破坏准则

高强钢纤维碳纳米管混凝土(HSSFCNRC)是一种新型高强复合混凝土,具有流动性好、强度高、韧性大、耐久性好等显著优点。为探讨其多轴应力状态下的强度特征和变形特性,该文利用大连理工大学的大型静、动三轴电液伺服试验机,分别对普通高强混凝土(HSPC)和HSSFCNRC进行了不同应力比条件下的二轴受压对比试验,观察其破坏形态、得到了极限应力和峰值应变等其他参数。通过对Kupfer-Gerstle破坏准则、宋玉普模型和杨健辉模型进行的比较分析发现,HSPC和HSSFCNRC都适合这几种模型,但曲线包络线要优于折线包络线,且强度高的包络线包住强度低的,HSSFCNRC包络住HSPC。通过对八面体应力空间和应变空间的破坏准则分析发现,宋玉普模型的子午线为椭圆曲线,精确度较高;而文中采用的破坏准则子午线为直线,应用简便,也可满足工程应用要求。

纤维对全轻混凝土的断裂性能影响

断裂性能是评价纤维对混凝土性能影响的重要指标之一。通过三点弯曲梁断裂试验,对以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准,及钢纤维(SF)、玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PPF)的不同组合掺入方式,分别研究了纤维对全轻混凝土的抗压和劈拉强度、初始和失稳断裂韧度、断裂能和延性指数的影响规律。结果表明,SF单掺或双掺时,对抗压和劈拉强度、韧性指数的影响程度区别不大,但后者较其他纤维则具有倍数级区别;对失稳断裂韧度和断裂能影响程度最大的依次是SF+BF、SF+PPF、SF;断裂能依赖于荷载-挠度曲线,延性指数依赖于断裂能,且断裂能与失稳断裂韧度具有显著的线性关系。

基于广义八面体理论的混凝土多轴破坏准则综述

广义八面体单元体系(含衍生单元体)是在真三轴应力状态下,根据不同材料的破坏(屈服)面特征,依次采用3组破坏面对正六面单元体进行截取所得到的,而依据这些单元体所建立的各种理论模型即构成为广义八面体理论内容.因广义八面体理论的显著特点是对称性,所以基于这一理论的混凝土多轴破坏准则将具有简洁的特点.为此可通过特定试验方法探求混凝土新的损伤变量、确定表达混凝土本征的内在变量及其联系,并采用损伤-断裂等方法建立起混凝土的多轴破坏准则,其包括强度准则、变形准则和强度-变形准则,及其在应力空间和偏平面上的屈服演化规律等,以便更好地描述混凝土在多轴应力状态下的破坏行为.