火灾后铁尾矿砂混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究铁尾矿砂全部替代天然砂对混凝土梁火灾后抗弯性能的影响,对3根受火45 min和3根非受火混凝土梁进行了静载试验.对比了受火过程中梁内混凝土和钢筋温度分布、梁跨中挠度以及火灾后静载试验荷载-挠度曲线、残余抗弯承载力、破坏形态,验证了平截面假定,分析了铁尾矿砂全部替代天然砂和不同铁尾矿砂混凝土强度对钢筋混凝土梁火灾后抗弯性能的影响.结果表明:铁尾矿砂混凝土梁与天然砂混凝土梁受火过程中混凝土和钢筋温度、跨中挠度无明显差异,受火45 min后满足平截面假定;铁尾矿砂混凝土梁的火灾后残余抗弯承载力与天然砂混凝土梁无明显差异,但破坏时跨中挠度显著增加;不同铁尾矿砂混凝土强度(C30、C40)对梁火灾后抗弯承载力影响不大.

铁尾矿砂混凝土基本性能研究进展

矿山开采后排放的铁尾矿会侵占土地资源,造成环境污染。近年来研究发现,可采用铁尾矿砂制备混凝土,实现固废再利用,减少资源浪费。通过对比分析国内外学者相关研究成果发现,随铁尾矿砂替代率的增加,混凝土的流动性、劈裂抗拉强度呈先增后减和逐渐减小2种趋势;抗压强度、抗弯强度、抗渗性呈先提高后降低趋势;抗冻性和耐腐蚀性持续小幅降低。铁尾矿砂混凝土结构构件破坏形态和承载力均与普通混凝土相近,但脆性和易裂性更显著。可采用普通混凝土结构构件承载力计算方法。针对当前存在的问题,在今后研究中应改进铁尾矿砂破碎加工工艺,以保证其活性、外观与粒径大小的统一;可以采用纤维混杂改善铁尾矿砂混凝土的韧性。

三点弯曲梁法下的铁尾矿砂混凝土断裂行为研究

文章从断裂力学的角度开展对铁尾矿砂混凝土的研究,采用三点弯曲梁法对铁尾矿砂混凝土和河砂混凝土进行断裂试验,测定荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线和荷载-应变(P-ε)曲线,依据混凝土双K模型确定起裂荷载(P_(ini))、失稳荷载(P_(max))、起裂韧度(K_(Ic)^(ini))和失稳韧度(K_(Ic)^(un)),并利用扫描电镜对断裂面进行观测。通过比较断裂过程曲线和断裂参数发现,两种混凝土的断裂过程没有明显差异,铁尾矿砂混凝土的P_(ini),P max,K_(Ic)^(ini)和K_(Ic)^(un)均高于河砂混凝土,其中P_(ini)和K_(Ic)^(ini)更加明显。扫描电镜结果显示,加入铁尾矿砂能够改善混凝土界面过渡区的微观形貌。

变形钢筋与铁尾矿砂混凝土粘结性能试验研究

以铁尾矿砂代替天然河砂拌制混凝土,通过拔出试验研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土之间的粘结性能.制作12组铁尾矿砂混凝土拔出试件,分析其在不同混凝土强度等级(C20、C30、C40)和不同钢筋直径(12 mm、16 mm、20 mm、25 mm)下的平均粘结应力(τ)-滑移(s)曲线,在此基础上研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能,并与普通混凝土相对应的性能进行比较.试验结果表明,钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能略优于普通混凝土,铁尾矿砂可以替代普通河砂制作混凝土,所得结论为铁尾矿砂的工程应用提供理论参考.

轴向压力与强度对铁尾矿砂混凝土抗渗性的影响

采用渗透系数法研究了轴向压力以及强度对铁尾矿砂混凝土抗渗性的影响。研究表明：铁尾矿砂混凝土在轴向压力作用下，其抗渗性并非一直在劣化，而是在荷载水平0．3—0．4时逐渐提高；当荷载水平为0．4时，出现有压状态下的最大值。当荷载水平超过0．5时，铁尾矿砂混凝土抗渗性能开始快速下降。铁尾矿砂混凝土相对渗透系数与强度之间存在明显的线性关系，其抗渗性能随强度的增大而提高。

冻融-酸雨耦合作用对铁尾矿砂混凝土耐久性的影响

针对铁尾矿砂混凝土在寒冷地区的应用,通过冻融-酸雨侵蚀试验,研究该类在冻融-酸雨耦合条件下的耐久性。分析不同取代率下铁尾矿砂混凝土的质量损失率、动弹性模量、立方体抗压强度以及碳化深度的变化规律。试验结果表明,铁尾矿砂混凝土质量损失、动弹性模量、抗压强度算是及中性化深度随取代率的增大而增大。影响程度表现为rtwk=100%>rtwk=75%>rtwk=50%>rtwk=25%>rtwk=0。

铁尾矿砂混凝土与钢筋粘结锚固性能试验

由于混凝土具有原材料丰富,成本低廉,成产工艺简单及经久耐用等优点而得到广泛应用,随之而来的对砂石等天然资源的需用量也越来越大,大量开采山石已造成水土流失或河流改道等严重后果,因此对新型混凝土的性能研究迫在眉睫。铁尾矿砂混凝土作为一种新型混凝土,由于其原材料丰富、废物利用等优点,其与钢筋之间的粘结锚固性能研究非常重要。根据72个HRB335钢筋在铁尾矿砂混凝土试块中的拔出试验,通过对不同的影响因素分析与普通混凝土的试验现象,研究其受力机理。

PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土的3D打印力学性能研究

为研究PVA纤维掺量为0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的铁尾矿砂混凝土的3D打印力学性能,基于灰色预测模型分析其流动度和打印高度对抗压强度和抗弯强度的影响大小。结果表明:3D打印PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土的流动度范围在159~176 mm内;PVA纤维掺量为0.5%时,混凝土流动度最小;PVA纤维掺量为1%时,混凝土流动度最大;其打印模型总高度随水胶比的增大而增大,随PVA纤维掺量的增加而减小;PVA纤维掺量一定时,3D打印PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土随水胶比的增大,抗压强度逐渐降低,但在一定的水胶比下,抗压强度随PVA纤维掺量的增加呈现显著降低趋势;3D打印试件的抗弯强度随水胶比的增大而减小,并随纤维掺量的增大而变化;3D打印试件的流动度对抗弯强度的影响大,3D打印试件的打印高度对抗压强度的影响大。

高温后铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究

以铁尾矿砂细骨料取代率(0、25%、50%、75%、100%)为变化参数,完成了90个铁尾矿砂混凝土立方体试块在20~800℃下的高温试验。试验后观察经历高温后铁尾矿砂混凝土外观变化,测量其质量损失,分析高温后铁尾矿砂混凝土的残余抗压强度与经历温度间的规律,并给出建议公式。结果表明:随着温度的升高,质量损失率不断增大,800℃时的100%铁尾矿砂混凝土质量损失率达9.3%;随着温度的升高,残余抗压强度不断增大,800℃时的残余抗压强度损失率达78%;基于统计的铁尾矿砂混凝土残余抗压强度与经历温度间关系的建议公式,可为铁尾矿砂混凝土高温后的安全评估提供参考。

铁尾矿砂混凝土的应力应变全曲线特性

针对不同铁尾矿砂掺量对混凝土应力应变全曲线的影响,对5组不同铁尾矿砂掺量的棱柱体试件进行单轴受压应力应变全曲线试验.结果表明:铁尾矿砂混凝土的破坏形态与普通混凝土基本相同,铁尾矿砂混凝土轴心抗压强度低于普通混凝土,当铁尾矿砂掺量为60%时,轴心抗压强度与普通混凝土相差最小;随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土刚度下降,抵抗弹性变形能力减弱,脆性增强;铁尾矿砂混凝土的应力应变曲线分为上升段和下降段,通过拟合相关参数,提出了应力应变全曲线方程表达式,拟合结果与试验数据较吻合.

基于双K准则的不同掺量铁尾矿砂混凝土断裂特性研究

基于双K准则开展对铁尾矿砂混凝土断裂行为的研究。通过对5组铁尾矿砂掺量分别为0、25%、50%、75%、100%的铁尾矿砂混凝土标准三点弯曲梁试件进行断裂试验,测定各组试件的P-CMOD曲线和P-ε曲线,确定相关断裂参数。结果表明:普通混凝土与铁尾矿砂混凝土的断裂过程与破坏形态相近;铁尾矿砂用量的增加对起裂荷载与起裂韧度的提高程度比失稳荷载与失稳韧度更加显著;铁矿砂混凝土的延性略显逊色。

铁尾矿砂混凝土与HRB500钢筋锚固性能试验研究

为研究HRB500高强钢筋在铁尾矿砂混凝土中的锚固性能,通过两类共27个不同锚固类型试件的直接拉拔试验方法,分析了不同锚固形式钢筋的受力特征,研究了铁尾矿砂混凝土强度、保护层厚度和锚固长度等因素对锚固性能的影响。结果表明,随着混凝土强度、保护层厚度和锚固长度的增加,锚固强度逐渐增大,且呈一定的线性关系,并在保护层厚度和锚固长度方面存在限值。同时,与GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中的锚固长度进行对比,提出了HRB500钢筋在铁尾矿砂混凝土中锚固长度设计建议。

铁尾矿砂混凝土抗剪强度试验与分析

通过四点加载梁抗剪试验,得到了不同强度等级的铁尾矿砂混凝土剪切破坏现象和抗剪强度试验数据。分析了不同强度等级铁尾矿砂混凝土剪切应力与剪切应变的关系,揭示了铁尾矿砂混凝土抗剪强度与抗压强度的关系。

铁尾矿砂混凝土柱滞回性能数值模拟分析

为准确了解铁尾矿砂混凝土柱的滞回性能,基于ABAQUS软件中的混凝土塑性损伤模型,采用箍筋约束铁尾矿砂混凝土受压应力—应变关系,对铁尾矿砂混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟;并将计算结果与8根不同混凝土强度等级、配箍特征值及设计轴压比的柱试件进行对比分析。分析计算结果与试验结果吻合较好,表明所采用的箍筋约束铁尾矿砂混凝土受压应力—应变材料模型能够较全面准确地表达铁尾矿砂混凝土柱在反复荷载作用下的复杂受力行为。

基于正交分析的铁尾矿砂混凝土冻融试验

为了研究铁尾矿砂混凝土的冻融性能,通过快冻法试验,在正交设计的基础上,利用极差分析法评价各因素对试验指标的影响程度。结果表明:3个影响因素对质量损失率的影响程度为混凝土强度等级>粉煤灰掺量>铁尾矿砂取代率,而对动弹性模量的影响程度为铁尾矿砂取代率>粉煤灰掺量>混凝土强度等级。

基于ANSYS的铁尾矿砂混凝土冻融循环温度应力分析

铁尾矿是一种在采矿的过程中被筛选出来无法作为矿石利用的"废弃物",累计量约为600亿吨1,其占用大量的土地并造成严重的重金属污染,随着河流中天然砂存量的日益减少,以铁尾矿为原料制成的铁尾矿砂混凝土逐渐成为新兴建筑材料,但在我国寒冷地区存在广泛的铁尾矿砂混凝土冻融现象,本文采用ANSYS有限元分析软件对铁尾矿砂混凝土进行冻融循环模拟,获得温度应力随时间变化的规律,这对发现铁尾矿砂混凝土在冻融循环下内部应力变化规律有重要的作用。

铁尾矿砂混凝土受压作用下破坏演化特征

将铁尾矿砂作为天然砂替代物应用于混凝土工程可减少天然砂的开采,实现资源环境的优化配置。针对铁尾矿砂混凝土的损伤破坏,采用VIC-3D数字成像技术研究平面应变特征。结果表明,铁尾矿砂混凝土单轴抗压强度高于普通混凝土,损伤破坏过程属于脆性破坏;铁尾矿砂混凝土受压损伤破坏经历局部到整体的过程,与普通混凝土一致,应力传递不规则是导致其破坏的主要原因,裂纹由应力集中区域萌生,并沿强度薄弱区域拓延,最终裂纹贯穿试样破坏。

铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体力学性能试验研究

为寻求铁尾矿堆积问题解决方案,以材料再利用为基础,结合实际,提出用铁尾矿砂、浮石分别代替部分细、粗骨料制备砌块,并对该砌块砌筑成的砌体进行力学性能试验研究,主要进行抗压、抗剪及沿通缝和齿缝抗弯试验,分析其破坏过程及破坏形态。试验结果表明,铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体表现出更大的脆性,抗压、剪、弯强度试验值均比现行规范计算值大,尤其是抗剪及抗弯强度,主要原因是出现了类似结构加固中销键的构件。最后,对试验数据采用最小二乘法进行回归分析,建立了该砌体对应的强度平均值计算公式。

纳米偏高岭土对铁尾矿砂-再生混凝土抗压性能影响及微观结构分析

为综合利用固体废弃物,以再生粗骨料部分取代天然骨料、以铁尾矿砂部分取代天然砂分别作为粗、细骨料,同时以纳米偏高岭土(NMK)部分取代水泥作为胶凝材料制成铁尾矿砂-再生混凝土(IRC),进行立方体抗压强度试验,探究NMK对IRC抗压强度的影响。利用扫描电镜(SEM)及氮吸附法(BJH)研究再生混凝土微观结构的变化规律。研究结果表明:铁尾矿砂取代率的增加会提高再生混凝土强度变化率,且取代率越大,抗压强度变化率越高;适量掺入NMK可以提高再生混凝土的抗压强度,当NMK取代率为5%时,抗压强度最大;掺入适量的NMK可以通过促进二次水化反应生成大量的C-S-H凝胶,提高砂浆内部及砂浆与骨料之间的密实度,提升界面过渡区强度,优化内部孔隙结构,进而提升IRC的抗压强度。

铁尾矿砂混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究

为研究铁尾矿砂混凝土受压应力-应变全曲线,采用铁尾矿砂替代普通砂试配强度等级C20~C55的混凝土,对每组3个尺寸为70 mm×70 mm×210 mm的试件进行轴心受压试验,得到了不同强度等级铁尾矿砂混凝土受压应力-应变全曲线。同时,对相同尺寸的普通混凝土试件进行了轴压试验,得到了其应力-应变全曲线。对比分析表明:强度等级小于C40的铁尾矿砂混凝土应力-应变曲线与普通混凝土应力-应变曲线的峰值应力、峰值应变、初始弹性模量、峰值点割线模量、反弯点和收敛点等特征值相近,并与规范曲线吻合较好。强度等级大于C40时,铁尾矿砂混凝土应力-应变全曲线下降段与混凝土规范应力-应变全曲线下降段相比较陡。根据试验结果拟合了强度等级大于C40时铁尾矿砂混凝土受压应力-应变全曲线。