钢纤维煤矸石混凝土抗冻性能及损伤模型研究

为研究钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能,以冻融循环次数和钢纤维掺量为主要变量,通过快速冻融试验,研究不同掺量的钢纤维煤矸石混凝土的表观形貌、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度的变化规律;并依据钢纤维煤矸石混凝土动弹性模量的变化,定义钢纤维煤矸石混凝土的损伤变量,建立冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的损伤模型。研究结果表明:在冻融环境作用下掺入适量的钢纤维能够降低煤矸石混凝土的质量损失和减缓相对动弹性模量的下降,提高煤矸石混凝土的抗冻性能;依据损伤变量提出的损伤模型与试验数据符合较好,可以为冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的耐久性研究提供理论参考。

钢纤维煤矸石混凝土受压损伤声发射特性试验研究

采用声发射技术,通过钢纤维掺量为0,0. 5%,1%,1. 5%的煤矸石混凝土单轴抗压试验,研究了钢纤维煤矸石混凝土受压损伤破坏与声发射特性参数之间的关系。依据声发射振铃计数,反演钢纤维煤矸石混凝土受压损伤全过程;根据钢纤维煤矸石混凝土受压释放的声发射能量定义损伤变量,建立损伤演化模型。研究表明:声发射特性参数与钢纤维煤矸石混凝土内部裂纹的形成、拓展和贯通有着密切的联系;依据钢纤维煤矸石混凝土受压声发射振铃计数,其破坏过程可近似概括为损伤累计,微裂缝发展,宏观裂缝发展3个阶段;依据声发射能量定义的损伤变量,建立的损伤演化模型,与试验数据符合较好,实现了用声发射特性参数,定量分析不同掺量钢纤维煤矸石混凝土的损伤。

钢纤维煤矸石混凝土冻融后本构关系试验研究

为探讨钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能和冻融后的力学性能,及推广应用钢纤维煤矸石混凝土这一绿色建筑材料,通过快速冻融试验和单轴受压试验,研究了冻融环境下不同钢纤维掺量的煤矸石混凝土的质量、动弹性模量以及应力-应变曲线随冻融循环次数和钢纤维掺量的变化规律,并提出了钢纤维煤矸石混凝土冻融后单轴受压本构关系。发现相比普通煤矸石混凝土,钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能有一定程度的改善,主要表现为其冻融后的峰值应变和极限应变增加、耗能能力增加,但强度并无显著提升。研究结果表明,钢纤维煤矸石混凝土不宜直接用于严寒地区,但对寒冷地区和夏热冬冷地区而言,其力学性能和耐久性能都已满足工程要求。最后基于已有的混凝土损伤力学理论,考虑钢纤维在煤矸石混凝土单轴受压过程中的作用,以及冻融损伤对钢纤维煤矸石混凝土力学性能的影响,提出了具有较高精度的钢纤维煤矸石混凝土单轴受压本构关系,这为煤矸石混凝土抗冻性能的进一步研究提供了参考,也对其推广应用过程中的实际工程的结构计算有一定参考价值。

酸雨作用下钢纤维煤矸石混凝土耐久性研究

基于酸雨循环侵蚀试验,探究了在不同p H值酸雨溶液与钢纤维掺量条件下,钢纤维增强煤矸石混凝土质量、劈裂抗拉强度及碳化深度等耐久性指标的变化特性。结果表明:第1次酸雨循环时,p H值为2.0酸雨溶液中钢纤维煤矸石混凝土达到最大质量,其增加率为0.25%,随后骤降到最小质量,其质量损失率峰值2.37%;钢纤维煤矸石混凝土劈裂抗拉强度损失率与循环数呈近似线性关系,其最大损失率为21.91%;不同p H值酸溶液中钢纤维煤矸石混凝土碳化深度与酸雨循环数呈正相关,显著性表现为p H=2.0>p H=3.0>p H=4.0;1.0%钢纤维掺量是钢纤维煤矸石混凝土的最优掺量,可优化其空隙结构,有效抑制酸雨溶液的侵蚀。

冻融损伤下钢纤维煤矸石混凝土的毛细吸水性能

通过冻融循环试验和毛细吸水试验,开展了冻融损伤对钢纤维煤矸石混凝土(SFRCGC)毛细吸水的影响研究,分析了钢纤维掺量和冻融循环次数对SFRCGC毛细吸水性能的影响,建立了冻融损伤下SFRCGC累积毛细吸水高度预测模型。研究结果表明:不考虑冻融损伤时,与未掺加钢纤维的煤矸石混凝土相比,1.0%钢纤维掺量对SFRCGC的累积毛细吸水质量有明显的减少作用,而1.5%和0.5%钢纤维掺量加大了SFRCGC的吸水质量;考虑冻融损伤时,1.0%钢纤维掺量SFRCGC的吸水质量仅次于0%钢纤维掺量;1.0%钢纤维掺量效果较好。此外,随着冻融损伤的增加SFRCGC的累积毛细吸水高度近似呈线性增加。利用回归分析建立了冻融损伤下SFRCGC的累积毛细吸水高度预测模型,可为SFRCGC抗冻性的进一步研究提供参考。