外掺料对珊瑚混凝土的力学性能及耐久性能的影响

为了探明外掺料对珊瑚混凝土综合性能的影响,利用粉煤灰和硅灰部分取代水泥,试配C30和C50珊瑚混凝土,对珊瑚混凝土的力学性能和耐久性能进行了试验,并对试验结果及影响规律进行了分析。研究结果显示,在珊瑚混凝土中同时掺入粉煤灰和硅灰,可以显著提高其抗压强度、劈裂抗拉强度及抗硫酸盐侵蚀能力和抗Cl-渗透性能,当两种材料的掺入比例都为10%时效果最好。

钢-连续纤维复合筋珊瑚混凝土梁式拉拔粘结应力分布研究

为探究钢-连续纤维复合筋(SFCB)在珊瑚混凝土中的粘结应力分布,使用梁式拉拔试验方法,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋和不同直径SFCB珊瑚混凝土进行拉拔,并采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术对筋材应力分布变化动态监测。研究结果表明:SFCB直径和钢芯直径均会影响荷载-滑移曲线形状;箍筋对筋材初始粘结刚度和SFCB纤维层加载端应变有明显提升;箍筋一定程度可以增强螺纹钢芯的粘结,对光圆钢芯粘结影响不大;SFCB屈服后的粘结应力分布与屈服前有明显差异,钢芯屈服后应力传递现象更明显;由于钢芯具有较高的弹性模量,在相同荷载下SFCB纤维层粘结段各处粘结应力均要大于CFRP筋。

海洋环境下BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性能

为探究海洋环境下玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的劣化机理、评估BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性的退化程度,对海水环境下BFRP筋、珊瑚混凝土进行受压性能试验。基于材性试验,对12根BFRP筋增强珊瑚混凝土柱进行轴心受压试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)对试件破坏后其内部BFRP筋材进行微观试验,检测分析玄武岩纤维、纤维-树脂界面处的化学成分。结果表明:干湿循环条件对BFRP筋的极限承载力影响强于浸泡环境;珊瑚混凝土轴压柱破坏后,其内部筋材均发生了一定程度的腐蚀劣化,构件的承载性能很大程度取决于内部钢筋的锈蚀程度。最后,基于试验结果,分析不同海水腐蚀类别、不同腐蚀周期对构件内部BFRP筋、珊瑚混凝土微观成分的变化规律,探讨不同因素对构件耐久性能的影响机理。

冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

粗骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能的影响

为了探究粗骨料粒径对珊瑚混凝土的静态力学性性能,采用RMT-150实验机结合材料力学相关知识,对连续级配粗骨料粒径为5~16mm(J0)及单一级配粗骨料粒径为5~10mm(J1)、10~16mm(J2)、16~20mm(J3)和20~25mm(J4)进行静态抗压抗拉试验,并且对比分析实验结果,探究不同粗骨料粒径珊瑚混凝土的力学性能。研究结果表明:粗骨料粒径为5~10mm的时候珊瑚混凝土的抗压抗拉强度达到最佳,随着骨料粒径的增大,珊瑚混凝土的抗压抗拉强度呈现先增加后减小的趋势。适当的粗骨料粒径能够提升粗骨料混凝土的静态抗压抗拉强度。

含聚丙烯纤维珊瑚混凝土力学性能影响研究

珊瑚混凝土在岛礁建设及海洋经济的发展中具有十分可观的利用价值和应用前景,为寻求一种能够增强珊瑚骨料混凝土强度的方法,文章通过静力学实验探究掺聚丙烯珊瑚混凝土的力学性能,选择设计聚丙烯纤维长度6mm,9mm,12mm,聚丙烯体积掺量0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%共15组实验。研究不同体积掺量与长度的聚丙烯纤维对珊瑚混凝土的静态抗压抗拉强度影响。通过对不同体积掺量与长度的聚丙烯纤维全珊瑚混凝土力学性能的对比研究得出最优配比。

珊瑚混凝土改性技术研究

为解决陆地资源紧缺等问题,与普通混凝土力学性能相近的珊瑚混凝土成为近年来研究的新型材料,随着对珊瑚混凝土不断深入研究,发现在其制备过程中存在很多的缺陷,如珊瑚石的自身强度低、抗渗性能差、易遭受海水中氯盐的侵蚀、与钢筋的粘结程度低等,因此对国内外已有的珊瑚混凝土改性处理技术的研究成果进行了归纳,此外还总结出当前对珊瑚材料作用机理的局限性以及对珊瑚混凝土改性处理方法、动态力学性能的研究存在的不足,为后续研究提供参考。

SFCB增强珊瑚混凝土柱抗震性能与骨架曲线模型

为研究钢-连续纤维筋(SFCB)增强珊瑚混凝土柱的抗震性能以及SFCB的二次刚度,对5根SFCB增强珊瑚混凝土柱及1根钢筋珊瑚混凝土柱进行低周反复荷载试验.结果表明:相比于钢筋珊瑚混凝土柱,SFCB增强珊瑚混凝土柱的滞回曲线捏拢效应更明显,但其刚度退化、等效黏滞阻尼系数较小;增加配筋率,SFCB增强珊瑚混凝土柱的位移延性、峰值荷载分别提高约13.41%、4.51%;提高轴压比,柱的位移延性、峰值荷载分别提高11.80%、18.39%.基于复合材料法则及受力平衡理论,提出了SFCB增强珊瑚混凝土柱的骨架曲线模型.将该模型的计算结果与试验结果进行对比,二者吻合度较高,进一步验证了该模型的适用性与准确性.

纤维材料对珊瑚混凝土基本物理性能增强效果分析

珊瑚混凝土由于具有多孔性、易碎性等性质在承受外界荷载时比传统混凝土更易发生脆性破裂,为了有效抑制其结构裂缝的产生,有必要引入纤维复合材料增强其基本物理特性,针对碳纤维(CF)和镀铜钢纤维(DTGF)在不同掺量下对珊瑚混凝土基本物理性能的影响进行了研究。结果表明,纤维材料能够显著提升珊瑚混凝土的早期强度,由于纤维能够对骨料侧向膨胀产生约束,纤维的加入对珊瑚混凝土的劈裂强度及弹性模量也有正向影响。

地震作用下BFRP筋珊瑚混凝土柱刚度及延性分析

设计了6个BFRP筋全珊瑚混凝土柱,对试件的破化形态、刚度退化和延性进行了分析;探讨了配筋率、轴压比和体积配箍率3个因素对其的影响,并与普通钢筋增强珊瑚混凝土柱进行了对比试验。在低周反复荷载作用下,试件的破坏形态以弯曲破坏为主;提高配筋、箍筋间距和轴压比可以增强BFRP筋柱的初始刚度,但过大的箍筋间距和轴压比可能会对刚度退化产生不利影响;采用传统评价延性的方法评价BFRP筋的抗震性能存在一定局限性,综合指标能更全面地反映BFRP筋柱的承载力和变形性能;钢筋柱的刚度和综合指标均优于BFRP筋柱。

BFRP筋珊瑚混凝土梁抗弯试验与数值模拟

通过试验研究不同配筋率的BFRP筋珊瑚(普通)混凝土梁的抗弯性能,分析了试件的破坏形态、承载力、挠度和BFRP筋应变并利用ANSYS软件建立了精细化有限元模型进行数值模拟。结果表明,试件的破坏形态包括弯曲破坏和剪切破坏,相同配筋率的两种混凝土梁开裂、极限荷载相近;增大配筋率,BFRP筋珊瑚混凝土梁的极限荷载增大,跨中挠度减小;所有试件的开裂荷载为15~20kN,大约是极限荷载的10%;数值模拟结果与试验结果吻合较好。

珊瑚混凝土文献综述

对于我国的南海海洋工程与岛礁工程,由于地理因素珊瑚混凝土天然比普通混凝土有更高优势。珊瑚混凝土材料是指将珊瑚、珊瑚砂替代普通混凝土粗细骨料形成的水泥基复合材料,自从首次用于岛礁工程以来,就引起了全世界的兴趣。本文介绍了珊瑚混凝土的原材料、力学性能、耐久性以及纤维增强珊瑚混凝土的性能。现有文献已经证明界面过渡区珊瑚混凝土的显微硬度明显高于普通混凝土,普通混凝土的抗压强度大于珊瑚混凝土,而普通混凝土比珊瑚混凝土更耐用。在珊瑚混凝土中加入纤维,可显著提高珊瑚混凝土的抗弯和劈裂抗拉强度。珊瑚混凝土的性能受到材料胶结性差的阻碍,这是由于多孔和脆弱的珊瑚聚集体造成的。因此,通过改性珊瑚骨料和创新混合方法制备高性能珊瑚混凝土,可以进一步发展海洋工程和岛礁工程的应用。

珊瑚混凝土力学性能研究综述

为降低建设成本和缩短工期,珊瑚礁、砂作为岛内固有资源被逐渐推广应用。珊瑚礁、砂为海洋珊瑚群体新陈代谢和繁衍生息过程中逐渐形成的石化体,其疏松多孔的特性会影响到建设工程的安全性及耐久性。本文从珊瑚混凝土骨料的物理特性、强度影响因素及其改性措施等方面进行了概述,总结了其动态力学性能及耐久性等方面的成果,最后针对珊瑚混凝土的研究前景展开了讨论。

热带海洋环境下珊瑚混凝土研究综述

我国在热带海洋环境和中南海岛礁基础上仍缺乏我国大陆最常见到的天然砂石,其中珊瑚礁岛(砂)化石资源较丰富。珊瑚混凝土作为一种特殊的建筑材料,在海洋环境和特定工程领域具有潜在应用价值。然而,其耐久性能特别是抗氯离子渗透性和抗碳化性能一直是研究的热点。多项研究表明,珊瑚混凝土相较于普通混凝土在抗氯离子渗透性方面存在不足,但添加偏高岭土(MK)等添加剂可以显著增强其抗氯离子渗透能力。此外,珊瑚混凝土中的钢筋容易受到氯离子渗透导致的腐蚀影响,而掺入氨基醇类阻锈剂或采用抗硫酸镁水泥等措施可以有效减缓钢筋的锈蚀速率。养护龄期的延长和混凝土强度等级的提高也有助于降低珊瑚混凝土表面氯离子浓度及其增长速率。在抗碳化性能方面,珊瑚混凝土通常不如普通混凝土,但添加偏高岭土等添加剂可以提高其抗碳化性能。冻融循环对珊瑚混凝土的性能有不利影响,而添加粉煤灰等添加剂可以减少冻融循环带来的损失。这些研究为珊瑚混凝土在实际工程应用中的耐久性设计和优化提供了重要参考。

PVA纤维增强珊瑚混凝土静动态力学性能试验研究

为增强珊瑚混凝土的力学性能,对其进行了5种聚乙烯醇纤维体积分数(0、0.5%、1%、1.5%和2%)条件下的静态力学试验,并采用直径为100 mm的分离式霍普金森杆研究其在4种应变率下的冲击压缩性能。结果表明:掺入适量纤维能明显提高混凝土静态抗压强度与劈裂抗拉强度;动态力学试验表明珊瑚混凝土具有明显的应变率效应,加入纤维后能提高动态增强因子对应变率的敏感性,增强效果在纤维掺量为1.5%时趋于饱和;纤维在混凝土中起到了阻裂与耗能的作用,能明显地改善混凝土的破坏形态与冲击韧性。

珊瑚骨料种类和混杂纤维对珊瑚混凝土强度与断裂性能的影响

海水珊瑚骨料混凝土(SCAC)由珊瑚礁砂石、海水等海洋地域性原材料与胶凝材料混合制备而成,在海洋国家的国防和基础设施建设中展现出缩短工期、降低成本、减少能源消耗的优势。但SCAC性脆易裂,珊瑚骨料的制约作用随着混凝土强度等级的提高而更加显著。本文探究了两种不同类型的珊瑚骨料对SCAC性能的影响,并将柔性的聚乙烯醇(PVA)纤维和刚性的钢纤维混杂,以期提升SCAC的强度、韧性与断裂性能。结果表明,含低强珊瑚骨料的SCAC抗压强度比含高强珊瑚骨料的SCAC抗压强度降低了30.8%(从55.6降至38.5 MPa),掺入纤维可以在一定程度上缓解骨料自身缺陷对SCAC强度的影响。此外,提出了一种新的本构模型来描述SCAC的应力-变形关系,模型预测结果与试验数据吻合较好。相比于不掺纤维的对照组,掺入0.1%、0.2%和0.3%PVA纤维的SCAC的断裂能分别提高了10%、49%和88%。在纤维用量相同时,混杂纤维组的断裂能比单掺纤维组高46%。

不同剪跨比下SFCB珊瑚混凝土梁受剪行为研究

珊瑚混凝土和钢-连续纤维筋(Steel-Fiber Composite Bar,SFCB)的结合可以解决岛礁工程建设中建筑材料短缺和筋材腐蚀的问题,研究珊瑚混凝土结构的力学性能,对完善珊瑚混凝土结构理论、推进珊瑚混凝土应用研究进展具有重要的工程实用意义。本文对5根SFCB珊瑚混凝土梁进行斜截面抗剪试验,详细介绍了不同剪跨比下SFCB珊瑚混凝土梁裂缝发展过程,研究了不同剪跨比对SFCB珊瑚混凝土梁破坏形态、纵筋应变、内芯钢筋应变和跨中挠度的影响,并与现有不同筋材珊瑚混凝土梁抗剪性能进行探讨。试验结果表明:相同配筋的梁在不同剪跨比下破坏形态可分为斜压、剪压和斜拉破坏。混凝土梁内部珊瑚骨料均被剪断,混凝土压溃现象不明显,SFCB与珊瑚混凝土粘结良好。纵筋应变与挠度发展分为3个不同的阶段,弯剪区中心与跨中纵筋应变变化规律不同。SFCB珊瑚混凝土梁与钢筋、纤维复材筋珊瑚混凝土梁抗剪性能差异明显,将SFCB应用于珊瑚混凝土梁可以发挥其优良性能。

压剪作用下地聚物珊瑚混凝土的力学性能研究

为了研究不同压应力比和混凝土强度对地聚物珊瑚混凝土(geopolymer coral concrete,GCC)在压剪复合作用下力学性能和损伤演变的影响,进行了54个GCC试件的压剪试验,分析了试件的破坏模式、剪切荷载位移曲线和初始抗弯刚度,并着重分析了剪切承载力的组成及试件的损伤演化规律。结果表明:随着压应力比和混凝土强度增加,剪切强度及位移、初始剪切刚度均有所提高。剪切承载力包括黏聚力、界面摩擦力和骨料咬合力,黏聚力约占剪切承载力的11%~37%,界面摩擦力占比40%~67%,骨料咬合力占比16%~34%;界面摩擦力占比与压应力比呈正相关关系,黏聚力占比则相反。基于分段本构模型,对比试验数据和模型曲线发现两者拟合较好,验证了GCC的损伤本构模型与破坏模式有较高的预测精度。

高强珊瑚混凝土抗冲击性能试验研究

为研究高强珊瑚混凝土的抗冲击性能,采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土,并掺入不同量的聚丙烯纤维,对其进行自由落锤冲击试验。结果表明:与未掺加纤维的试件相比,聚丙烯纤维的掺入起到了“桥接”作用,微裂纹间的相互影响较强,试件破坏时裂缝较多。不同掺量聚丙烯纤维能有效增强高强珊瑚混凝土的抗冲击性能,冲击次数、吸收能量与掺量基本呈一次线性关系。与0掺量的试件相比,掺入1、2、3 kg聚丙烯纤维时,试件初裂冲击次数(吸收能量)分别提高了46.15%、115.38%和170.08%,破坏冲击次数(吸收能量)分别增加了47.06%、108.82%和152.94%。增加聚丙烯纤维掺量对初裂冲击次数明显提高,但初裂次数与终裂次数极为接近或相同,不能采用抗冲击强度保留率来评价HSCC的抗冲击性能。

FRP纤维增强珊瑚混凝土基本性能研究

针对珊瑚混凝土强度低,脆性较大等缺陷,研究了不同掺量下的两种高强度FRP纤维增强材料(碳纤维CF、镀铜钢纤维CPSF)对珊瑚混凝土基本力学性能的影响,并对破坏形态进行分析。结果表明,CF和CPSF的体积掺量为0.5%、1%、1.5%时,珊瑚混凝土的性能均有一定提升;相比CF,CPSF对珊瑚混凝土的提升效果更为明显,最佳掺量为1.5%;过量的CF掺入会导致轴心抗压强度降低,但是CF对抑制裂缝的开展效果显著。