橡胶纤维-砂混合料力学特性的离散元三轴试验研究

橡胶砂作为一种轻质填料在岩土工程中具有良好的应用前景,为揭示橡胶纤维-砂混合料强度特性、偏应力-轴向应变曲线及微观结构的变化规律,开展了橡胶纤维-砂不同配比的三轴剪切试验,基于颗粒流理论和PFC3D程序,对橡胶纤维-砂混合料的三轴剪切试验进行了数值模拟,并与室内试验结果进行了比较。结果表明:随着橡胶含量的增加,试样的应力-应变关系由应变软化型向应变硬化型过渡,试样剪切过程中体变形式逐渐由体胀型变为体缩型;同一围压下橡胶纤维含量高的试样变形模量小,表明橡胶材料的掺入有助于增强试样的压缩性能。

养护温度对UHPC水化及力学性能影响研究

热养护能够提高超高性能混凝土(UHPC)的早期力学性能,促使UHPC水化,但对UHPC长期性能的发展尚未有系统深入的研究。通过力学性能测试、SEM和XRD研究了五种养护温度(20℃标养、90℃蒸汽养护、120℃干热养护、200℃干热养护和250℃干热养护)对UHPC长期力学性能发展以及水化的影响。结果表明,热养护能够促进UHPC早期水化,显著提升UHPC的早期抗压强度,特别是养护温度超过200℃时,能够生成明显的硬硅钙石提高UHPC的早期抗压强度。不同养护温度对于UHPC后期抗压强度的影响则不尽相同,90℃蒸养和120℃干热养护后UHPC试件的后期抗压强度仍然能持续增长,而200℃和250℃干热养护后试件的后期抗压强度则出现显著降低的趋势,后期抗压强度的变化主要取决于UHPC早期水化后内部剩余的未水化颗粒的含量。

热养护UHPC后期水稳定性

热养护能够提高超高性能混凝土(UHPC)的早期力学性能和促使UHPC的水化,但也带来了UHPC后期水稳定性问题。本文通过力学性能、SEM、XRD和孔结构分析研究了20℃标养、90℃蒸汽养护和250℃干热养护三种养护制度下试件接触水和隔绝水时对UHPC长期力学性能和微观结构的影响,结果表明:20℃标养和90℃蒸养下接触水分和隔绝水分对于试件的强度和微观结构影响较小,接触水分能够更好地提高试件的后期强度;250℃干热养护下,接触水分则会显著增加试件的微观孔隙,导致试件在后期出现明显的强度倒缩,引起严重的水稳定性问题。

钢纤维掺量及种类对超高性能混凝土拉伸应力应变的影响

为了研究钢纤维掺量和种类对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)拉伸性能的影响,采用单轴拉伸试验方法测试狗骨头型试件,得到UHPC的单轴拉伸应力-应变曲线和单轴拉伸特征参数,并观测了UHPC试件的裂缝情况。试验结果表明:随着钢纤维体积掺量的提高UHPC试件的应力应变特性会由应变软化转变为应变硬化,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏,抗拉强度、拉伸变形能力和单位体积能量吸收能力也会逐渐提高,其中单轴抗拉强度最高可达14.4 MPa,且单位体积能量吸收能力越高UHPC的应变硬化特性越明显,裂缝控制能力越强;当钢纤维掺量和长径比相同时,端钩型钢纤维对UHPC的韧性提高要好于平直型钢纤维;当钢纤维掺量和形状相同时,在一定范围内的钢纤维长径比越大,UHPC的拉伸变形能力和单位体积能量吸收能力越高,UHPC的应变硬化特性越明显。

配筋超高性能混凝土(UHPC)梁弯曲试验研究

开展了2根超高性能混凝土(UHPC)梁和1根钢筋混凝土(RC)梁的对比试验研究,得到了3根构件的承载力-挠度曲线、裂缝开展图和跨中截面应变图。结果表明:UHPC梁的受力过程可分为弹性阶段、裂缝开展阶段、屈服阶段和完全破坏阶段;钢纤维可以防止构件发生斜拉破坏;UHPC梁具有刚度大和延性大的特点;UHPC梁的开裂荷载高于RC梁,正截面承载力计算时不能忽略UHPC的抗拉强度。