十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙轴压性能研究

为研究十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压受力性能,通过模型试验研究和ABAQUS数值模拟相结合的方法,对不同腔体数十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压性能进行分析。首先,根据轴压试验结果对剪力墙的破坏形态和轴向荷载-应变曲线等轴压受力性能进行分析,提出轴压承载力计算公式。其次,建立剪力墙轴压有限元计算模型,将试验结果和模型计算结果进行对比以验证有限元模型的准确性。最后,根据有限元参数化分析结果验证并修正剪力墙轴压承载力计算公式。研究发现,剪力墙的轴向荷载-应变曲线在不同腔体数下具有相似的特征,表明其变形能力良好。在破坏过程中,钢管束对核心混凝土的约束作用显著,提高了试件的延性和承载能力,其中钢管束的破坏主要表现为多波鼓曲和焊缝开裂,尤其是在钢管束中部的1/4区域。此外,随着腔体数增加,剪力墙极限承载力提升,但其延性系数有所下降。本研究提出的简化公式与有限元分析结果的误差控制在10%以内,该公式可为工程设计应用提供理论借鉴。

自密实高抗裂混凝土在盾构隧道工作井侧墙中的应用

采用明挖顺作法施工的盾构隧道工作井侧墙位于由维护结构、环框梁、底板及模板组成的密封空间内,其受到的约束作用强,施工难度大,容易因混凝土收缩开裂及浇筑不密实导致渗漏。依托在建的江阴靖江长江隧道工程,在室内研究的基础上,通过现场系列模型试验,比较了采用不同混凝土材料及施工工艺时混凝土结构的密实性。模型试验及工程应用结果表明,采用自密实高抗裂混凝土,结合布料工艺、浇筑速率、分层浇筑静置时间的控制,并辅以必要的振捣,可保证混凝土浇筑密实,进一步结合抗裂温控措施,可消除混凝土收缩裂缝,避免工作井侧墙出现渗漏。

基于砂浆流变性能的自密实混凝土制备方法研究

通过测定机制砂掺量、胶砂比和粉煤灰掺量因素下砂浆剪切应力随着剪切速率的变化规律,根据宾汉姆流体模型线性拟合,结果得到的屈服应力和塑性黏度指导砂浆组分优化,并基于砂浆-粗骨料两相悬浮原理制备自密实混凝土(SCC)。试验结果表明:混合使用超细砂与机制砂、增大胶砂比及掺入粉煤灰都可以有效地改善砂浆流变性,制备强度等级为C50的SCC时,机制砂用量为40%、胶砂比为1.0、粉煤灰掺量为30%的砂浆具有较小的屈服应力和适宜的塑性黏度,其对粗骨料的动力传输能力及包裹性也最佳,制备的SCC表现出优良的工作性能。

自密实混凝土(SCC)工作性能和配合比设计研究进展

自密实混凝土(SCC)是一种高性能混凝土,在我国港口工程中应用很少,其优势难以发挥。文章详细总结了国际上SCC工作性能和基于工作性能的配合比设计研究进展,介绍了国内外工程应用实例,及需要解决的关键技术问题,供实际工程参考。

型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验.观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律.结果表明:型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%.界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%.界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓.提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.

机器学习算法用于自密实混凝土性能设计的研究进展

为了厘清自密实混凝土材料各组分与其工作性能、力学性能、耐久性能间的复杂耦合影响机制,近年来,机器学习方法被越来越多地应用于自密实混凝土配合比设计与优化以及性能分析方面的研究。机器学习方法具有在复杂数据集中学习数据间的内在规律或映射关系的能力,在自密实混凝土设计领域被认为是构建混凝土原材料配合比与性能间映射关系模型的一种具有广阔前景的技术手段。然而,机器学习方法由于其依赖的数据集难以满足以及算法架构的可解释性较差等因素限制,使得基于机器学习在自密实混凝土性能设计领域面临着一系列挑战。本文系统总结梳理当前机器学习在自密实混凝土各项性能设计的应用情况,重点分析数据驱动的机器学习算法应用于自密实混凝土设计领域时面临的主要技术难点:高维度与小样本数据的难题、性能多目标优化难题、模型复杂而缺乏可解释性难题;归纳总结机器学习在自密实混凝土材料性能设计领域应用的发展趋势及未来发展方向。

基于堆积密实度的固废活性粉末混凝土配合比设计方法

采用固废掺合料(粉煤灰、矿渣和玻璃粉)进行了活性粉末混凝土(RPC)制备及性能研究,研究了固废种类、掺量和掺入方式对RPC堆积密实度、工作性能、力学性能和微观结构的影响,提出了固废RPC强度模型。结果表明:粉煤灰、矿渣和玻璃粉的替代水泥量分别为15%、10%~15%和20%时,RPC强度更具有优势,工作性能和微观性能更好;固废合理的掺入可使立方体抗压强度最高提高25.8%,而且随着堆积密实度的增大,固废RPC立方体抗压强度先提高后稍有降低;结合鲍罗米公式和密度堆积模型,考虑影响RPC性能的主要因素,提出了固废掺合料RPC配合比的设计方法,为RPC的工程应用提供依据。

火灾下自密实钢纤维混凝土损伤机理及力学性能研究

自密实钢纤维混凝土在满足结构可靠度的同时还能有效提高混凝土材料性能,是理想的耐高温建筑材料之一。为研究自密实钢纤维混凝土火灾高温下的损伤机理和力学性能变化规律,配制不同钢纤维掺入比的自密实钢纤维混凝土试件,并在火灾高温至800℃的条件下对混凝土试件分别开展超声波试验、SEM电镜扫描、轴心抗压强度试验,测试相应条件下损伤程度、微观变化特征和相对弹性模量,研究相应条件下试件的高温损伤情况和应力−应变规律。结果表明:自密实钢纤维混凝土高温损伤机理体现为水分子蒸发、水化产物分解和材料高温劣化引起的材料热损伤,以及不同材料差异热膨胀率引起的界面热损伤;高温作用下,自密实钢纤维混凝土,轴心抗压强度、弹性模量随温度升高而快速降低,温度达到800℃时,3种试件轴心抗压强度最大降幅分别达到11.3%、66.68%、69.05%,弹性模量分别降低至2.43、2.39和2.99 GPa;端钩型钢纤维对提高混凝土抗裂能力作用更为显著,端钩型与直线型钢纤维掺入比为1∶1时混凝土力学性能提升更为显著;基于过镇海本构方程,引入温度变量,建立了考虑温度效应的自密实钢纤维混凝土压缩本构方程,该本构可较好预测自密实钢纤维混凝土高温下的应力−应变关系,可为自密实钢纤维混凝土抗火设计提供参考。

高掺量粉煤灰自密实混凝土四点弯曲试验离散元模拟分析

为了研究不同粉煤灰掺量下自密实混凝土四点弯曲试验的力学性能变化及破坏过程,在PFC2D中建立高掺量粉煤灰自密实混凝土离散元模型,并进行模拟加载,对比离散元模拟结果与试验结果,分析其破坏形态与接触力变化。研究表明:使用离散元可以很好地模拟高掺量粉煤灰自密实混凝土四点弯曲试验,所得结果与实际试验具有较好的一致性,模拟试件破坏裂缝为一条由底部产生向上扩展的竖直裂缝,与试验室所得具有相似性,相较于试验室试验仅能肉眼观测的不足,离散元可以清晰地反映裂纹产生过程及内部应力变化。

基于纤维-骨料细观分布的自密实钢纤维混凝土单调和循环压缩性能研究

自密实钢纤维混凝土(SFRSCC)压缩性能表现和内部组分含量及分散状态均具有显著关联。为探究这种关联特性,定制不同组分配比的SFRSCC拌合物来浇筑制备棱柱体试块,并分别开展单调及循环压缩实验探索其压缩性能特性研究;随后截取每组试块的数个特征截面,采用粗骨料面积占比来描述粗骨料含量,将钢纤维含量及分散情况量化为Voronoi增韧面积统计值,并结合实测数据建立压缩力学特性和内部组分含量及分布特性之间的关联。参考上述关联特性,建立SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程。研究结果表明:粗骨料含量的增长提高了基体弹性模量和峰值强度,但骨料胶结难以抑制宏观裂缝的非稳定扩展;纤维数量的增加可减小钢纤维的增韧区域面积,从而能够延缓峰后塑性变形的累积,控制宏观裂缝生成,这种增韧效应和Voronoi增韧面积呈负相关,与增韧效率系数呈正相关;在自密实工艺下,钢纤维数量增加会抑制粗骨料含量的增长,需平衡Voronoi面积和粗骨料面积占比以满足增韧与增强需求。建立的SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程可实现不同组分分布下SFRSCC结构局部压缩性能的可靠分析。

钢纤维对自密实混凝土工作性能和抗压韧性影响的试验研究

纤维掺量是影响钢纤维增强自密实混凝土(SFRSCC)性能的重要因素之一.为研究钢纤维掺量对SFRSCC性能的影响,设计制作6组不同纤维掺量的试块,进行工作性能和轴心受压力学性能试验.结果表明,钢纤维能够有效延缓裂缝发展,提高混凝土峰值应变,等效抗压韧性指数随纤维掺量的增加而增大.钢纤维的掺加使得新拌合混凝土流动性降低,与流变特性相关的SFRSCC形状因子λ值低于普通自密实混凝土(SCC).钢纤维的掺加对SFRSCC抗压强度的影响不大,且随着纤维掺量增加,抗压强度呈现先减小后增大的特征.

PVA-钢纤维自密实混凝土早期干燥收缩研究

研究了钢纤维、PVA纤维、PVA-钢混杂纤维对自密实混凝土早期干燥收缩的影响。结果表明:纤维的掺入不会改变自密实混凝土干燥收缩的发展趋势;单掺钢纤维或PVA纤维均能抑制自密实混凝土的干燥收缩,其中,PVA纤维较钢纤维对自密实混凝土干燥收缩的抑制效果更好,但纤维体积掺量过高则会导致纤维的抑制效果减弱;PVA-钢混杂纤维对自密实混凝土干燥收缩的改善效果优于单一纤维,其中,0.3%体积掺量的钢纤维与0.06%体积掺量的PVA纤维混杂对自密实混凝土干燥收缩的改善效果相对最好,表现出显著的混杂效应。

密实度对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响

为探究相对密实度、颗粒级配及法向应力等因素对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响,通过大型直剪仪对不同相对密实度的再生混凝土骨料进行单调直剪试验。结果表明:在不同相对密实度、颗粒级配、法向应力影响因素下,界面均呈现出峰值后剪切软化现象;相对密实度对界面剪切特性有显著影响,随着相对密实度的增大,界面抗剪强度、剪切模量、似黏聚力、内摩擦角及整体剪胀量均呈现增大趋势;随着不均匀系数的增大,界面峰值抗剪强度与残余抗剪强度均增大,剪胀现象明显;界面峰值抗剪强度随法向应力的增加近似线性增长,增加幅值、剪胀量随法向应力的增大呈现减小趋势。

大盾构工作井侧墙自密实高抗裂混凝土配制及关键技术研究

针对工作井侧墙混凝土浇筑施工工况复杂的特点,从混凝土工作性能、力学性能、变形性能及现场施工方法等方面开展高抗裂自密实混凝土的配制与应用关键技术研究。结果表明,研制的高抗裂自密实混凝土具有优异的流动性能与体积稳定性能,可满足大直径盾构工作井侧墙复杂工况下的浇筑施工,通过控制混凝土下料高度、入模温度及模板侧压力等系列工艺,有效解决了大直径盾构工作井侧墙易渗漏的难题,具有显著的经济及社会效益。

C30自密实细石混凝土性能及微观结构研究

建设超高薄壁特大型桥梁对混凝土性能具有一定要求。文中依托四川某特大型悬索桥主塔建设,基于致密堆积理论配制C30自密实细石混凝土,并对其性能与微观结构进行研究。结果表明,20%掺量的II级粉煤灰,坍落度增加10.4%,28 d抗压降低3.6%。8%掺量的CEA膨胀剂28 d抗压强度比未添加膨胀剂的对照组降低14.1%,坍落度和扩展度分别降低13.2%与3.8%。同时SEM试验结果表明加入10%的CEA膨胀剂自密实混凝土产生了过度膨胀,内部结构被破坏。

沥青混凝土路面施工工艺中的密实度控制与监测技术研究

本研究主要对沥青混凝土路面施工过程中密实度控制与监测技术进行深入研究。本文全面概述了沥青混凝土路面的结构、不同密实度等级对沥青混凝土路面性能的影响以及密实度标准和试验方法。详细论述了密实度控制在沥青混凝土路面施工中的应用,包括密实度控制技术的原理和方法、密实度控制过程中的常见问题和解决策略、以及密实度控制效果的评价和反馈。本研究旨在为提高沥青混凝土路面的工程质量和施工效率提供有益的理论参考和实践指导。

基于粉煤灰和矿粉作为掺合料的无砟轨道自密实混凝土性能对比分析

随着中国高速铁路的快速发展,无砟轨道自密实混凝土在高速铁路建设中的应用越来越广泛。为了提高无砟轨道自密实混凝土的性能,粉煤灰和矿粉作为两种重要的混凝土掺合料被广泛使用。文章将对这两种掺合料在无砟轨道自密实混凝土中的应用进行对比分析,旨在为工程实践提供有益的参考。

基于能量转化原理的地铁板式轨道自密实混凝土本构行为

为了掌握地铁板式轨道充填层自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)在车辆荷载作用下的本构行为,通过对SCC进行单轴抗压试验,研究了不同应变率、橡胶掺量和尺寸对力学性能和能量演化规律的影响,建立了SCC的本构模型。结果表明:峰值应力的应变率敏感系数绝对值最大,弹性模量次之,峰值应变最小;橡胶延缓了能量的早期增长,而在峰值应力之后,橡胶则阻碍了弹性应变能的耗散,延长了总应变能和耗散能的快速增长;应变率越大,总应变能和耗散能增长越快,弹性应变能在峰值应力前的积累速率越快,峰值应力后的释放速率越快;建立的本构模型可以用于描述SCC在不同应变率条件下的应力-应变关系。

圆筒仪法测定新拌自密实混凝土(SCC)流变性能

在常规流动性测试方法基础上,提出一种用圆柱仪竖向连续加载法测定流变性能(剪应力与剪切速率关系)的新方法,设计了试验装置和实验步骤。利用MATLAB7.1中曲线拟合工具箱CFTOOL对数据进行拟合。由C30、C40、C60SCC试验研究所得,新拌自密实混凝土瞬时剪应力与剪切应变速率成线性关系。随着自密实混凝土强度的增加,屈服应力略有下降,塑性粘度系数却有所增加。拟合误差和实验误差都在10%以内。屈服应力在70～120之间,塑性粘度系数在100～180之内。

基于DIC技术的自密实混凝土界面裂缝扩展规律研究

采用自密实混凝土作为堆石混凝土坝的抗冲磨层并与坝体进行一体化浇筑成型是一种新构造,其中抗冲磨层与坝体的界面性能至关重要。通过制作600 mm×600 mm×600 mm自密实混凝土(SCC)试件(C40SCC、C25SCC)及C40、C25SCC分层浇注试件(C40-C25SCC),结合数字图像技术(DIC)开展劈裂抗拉试验,分析了自密实混凝土界面裂缝扩展规律。结果表明:SCC断面破坏形态表现为骨料劈裂和剥落2种破坏形式;C40SCC、C25SCC及C40-C25SCC劈裂抗拉强度分别为1.861、1.416和1.362 MPa;基于DIC技术获取了裂缝相关参数,其中C40-C25SCC裂缝最大开口宽度、扩展时间均为最大,分别为0.125 mm、10.667 ms,C25SCC裂缝最大扩展速度最快,为10.12 m/s。研究表明:骨料的存在及粒径大小改变了试件破坏形态,影响了裂缝开口宽度及扩展速度变化。