Effect of waste concrete with different strength on mechanical properties of recycled fine aggregate mortar

The influence of source concrete (SC) with different compression strengths on the workability and mechanical properties of recycled mortar made with river sand substituted by 100% fine recycled concrete aggregates (FRCA) is experimentally investigated. The basic physical performance test shows that with the increase in SC strength, FRCA exhibit lower water absorption and crushing index, meanwhile keeping higher densities. Mechanical property tests, including compressive strength, flexural strength and uniaxial compressive stress-strain tests, show that compressive strength,flexural strength and elasticity modulus of recycled sand mortars increase roughly with the increase in SC strength. The proposed mixture design method demonstrates that all of the components can be kept as the same as those in natural mortar mixture design and FRCA must be pre-wetted before making mortar mixture. Meanwhile, the reuse of higher strength SC can ensure that recycled mortar mixtures are able to achieve similar mechanical performance when compared to natural mortar designs.

Effect of Dry-Wet Cycles on the Transport and Mechanical Properties of Cement Mortar Subjected to Sulfate Attack

This study deals with the analysis of the detrimental effects of a“sulfate attack”on cement mortar for different dry-wet cycles.The mass loss,tensile strength,and gas permeability coefficient were determined and analyzed under different exposure conditions.At the same time,nitrogen adsorption(NAD),scanning electron microscopy(SEM),and X-ray diffraction(XRD)techniques were used to analyze the corresponding variations in the microstructure and the corrosion products.The results show that certain properties of the cement mortar evolve differently according to the durations of the dry-wet cycles and that some damage is caused to the mortars in aqueous solution.The pores fill with corrosion products,increasing the mortar specimen mass and tensile strength while reducing the permeability coefficient and pore size distribution.As corrosion proceeds,the crystallization pressure of the corrosion products increases,resulting in a 16%reduction in tensile strength from the initial value and a 2.6-factor increase in the permeability coefficient,indicating sensitivity to sulfate attack damage.Furthermore,the main corrosion products generated in the experiment are gypsum and ettringite.Application of osmotic pressure and extension of the immersion time can accelerate the erosion process.

Residual Tensile Strength of Plain Concrete Under Tensile Fatigue Loading

The functional relation between the residual tensile strength of plain concrete and number of cycles was determined. 99 tappered prism specimens of plain concrete were tested under uniaxial tensile fatigue loading. Based on the probability distribution of the residual tensile strength, the empirical expressions of the residual tensile strength corresponding to the number of cycles were obtained. The residual tensile strength attenuating curves can be used to predict the residual fatigue life of the specimen under variable-amplitude fatigue loading. There is a good correlation between residual tensile strength and residual secant elastic modulus. The relationship between the residual secant elastic modulus and number of cycles was also established.

冻融循环作用下约束浆锚搭接连接性能试验研究

为了研究冻融环境下约束浆锚搭接试件的连接性能,以灌浆料种类(高强水泥基灌浆料、环氧树脂灌浆料、地聚物灌浆料)和冻融循环次数(0次、50次、100次)为主要试验参数,进行27个约束浆锚搭接试件的单向拉拔试验,分析试件的外观变化,破坏形态、极限荷载、荷载-位移曲线及荷载-应变曲线。结果表明:常温下和冻融50次后,试件均发生钢筋拉断破坏;100次后试件发生劈裂破坏。常温下和冻融50次后三种灌浆料的约束浆锚搭接试件的连接性能均可靠;冻融循环次数达到100次,极限荷载大幅降低。试件的极限粘结强度随着冻融循环次数的增加逐渐降低。约束浆锚搭接连接性能可靠,三种灌浆料均能满足锚固要求。

纤维特征参数对HES-HDC单轴拉伸性能的影响及拉伸韧性评价方法

为探究高早强高延性混凝土(HES-HDC)在不同PE纤维直径与体积率下的单轴拉伸力学性能,设计了17组薄板试件进行单轴拉伸试验,研究PE纤维直径(22μm和25μm)及体积率(1.00%、1.25%和1.50%)对不同龄期(2 h、24 h、7 d、28 d和56 d)HES-HDC应力-应变曲线、拉伸强度和应变的影响;根据试验结果提出了HDC拉伸韧性评价方法.结果表明:在拉伸荷载作用下,HES-HDC应力-应变曲线展示出应变强化特性,破坏过程呈多裂缝开展;2 h龄期时,HES-HDC拉伸强度与应变达到3.29 MPa和0.88%以上;28 d时,HES-HDC拉伸应变可保持在1.28%以上;当纤维体积率为1.00%时,小直径纤维对试件拉伸应变有利,而大直径纤维对试件拉伸强度有利;综合大直径纤维试件拉伸强度与应变,纤维最佳体积率为1.25%.提出的拉伸韧性评价方法可评价HDC薄板受拉全过程的韧性.随龄期的增长,HES-HDC拉伸韧性指数降低,而拉伸强度系数提高;小直径纤维试件的拉伸韧性高于大直径纤维试件;纤维体积率为1.25%时试件拉伸韧性最大.

玄武岩纤维对混凝土力学性能影响与增韧分析

对不同体积掺量和不同长度的短切玄武岩纤维混凝土开展单轴抗压试验和巴西劈裂试验,分析玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维的掺入使混凝土的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变。混凝土各龄期的立方体抗压强度在玄武岩纤维掺量0.05%和0.10%时均有不同程度的提升,当玄武岩纤维掺量提高到0.20%时,则有所降低;混凝土各龄期的劈裂抗拉强度在不同掺量下均有不同程度的提升。玄武岩纤维可以显著提升混凝土立方体的抗压韧性。对养护龄期为28 d时的混凝土而言,长度12 mm的玄武岩纤维,对混凝土韧度提升优于长度18 mm的纤维,其中体积掺量为0.05%时,对混凝土抗压韧度提升显著效果优于长度18 mm的纤维。

土体抗拉强度试验研究方法的综述

土体抗拉强度比抗压和抗剪强度数值更小,因此时常被忽略,造成理论及试验的落后。文中系统归纳了土体抗拉强度的间接和直接方法,对比分析了现有试验方法的优缺点,结果表明:(1)土体抗拉强度的单轴拉伸方法按照力的加载方向可以分为垂直法和水平法,而垂直法中土样破坏前上半部分的重量会影响试验的准确性;(2)常用的土样固定方式有粘结、锚固、摩擦力和夹持,它们各有优势,但夹持较前三者更便捷和可操作。最后,提出水平单轴拉伸试验的后续仍需优化的问题。如制样脱模中土样的损耗、土样受拉段应力分布差,无法适用于大骨料砾质土、土样固定方式繁琐、土样与平台间的摩擦力难以消除等。

重塑黏土抗拉强度试验研究与验证

黏土的抗拉强度是决定土质边坡稳定的重要因素之一。由于土体的碎散性,使得黏土抗拉强度的研究一直进展较为缓慢。基于自行设计研发的直接拉伸试验装置对重塑黏土进行单轴拉伸试验,开展含水率和拉伸速率对重塑黏土抗拉强度影响规律的研究,并使用离散元方法对试验结果进行了验证。试验结果表明:(1)当拉伸速率等其他条件不变时,随着含水率的增加,重塑黏土的抗拉强度呈现出先增大再减小的趋势,峰值抗拉强度出现在最优含水率附近;(2)当含水率等其他条件不变时,随着拉伸速率的增加,重塑黏土的抗拉强度逐渐增大;(3)在试验含水率范围(18%~24%)内,重塑黏土在试验过程中发生塑性变形,并在达到峰值拉伸强度后表现出软化的破坏规律;(4)使用离散元模拟方法对上述试验得到的结果进行对比分析,重塑黏土的抗拉强度变化与试验结果一致,验证了本文方法的正确性。研究成果可用于土质边坡的稳定性分析以及边坡防护的计算和设计。

碳酸钙晶须对水泥砂浆单轴压缩特性的影响

为了解碳酸钙晶须对水泥砂浆单轴压缩特性的影响,分别对不同碳酸钙晶须掺量的水泥砂浆进行了单轴压缩试验,研究了单轴压缩全过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素,基于数字图像相关法研究了单轴压缩下砂浆的变形特征,并借助扫描电镜对试样进行了断面微观分析。结果表明:砂浆的抗压强度在碳酸钙晶须掺量0~3%时逐渐提高,继续增大碳酸钙晶须掺量到5%时,抗压强度降低;砂浆的应变场显示,掺加适量的碳酸钙晶须可延缓局部裂缝扩展,砂浆内部结构受晶须掺量的增加会从“桥连强化”转为“团聚弱化”负向作用。研究结果可为碳酸钙晶须在水泥基材料中应用提供一定参考。

应变率与短纤维掺量对TR-HDC单轴拉伸力学性能影响试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)在不同应变率和短纤维掺量下的单轴拉伸力学性能,该文设计了25组TR-HDC薄板试件进行单轴拉伸试验,研究应变率(10^(−5) s^(−1)~10^(−1) s^(−1))和短纤维掺量(0%~2%)对TR-HDC开裂模式、破坏机理和抗拉强度的影响。结果表明:TR-HDC在单轴拉伸荷载作用下具有多缝开裂特征,随应变率的增大,试件裂缝间距略有增大趋势,同时短纤维掺量越高,多缝开裂模式越稳定;应变率和短纤维掺量增加可显著改善界面性能,抑制纤维织物的滑移失效;随应变率的提升,TR-HDC的力学性能呈现出一定的应变率敏感性,同时增加短纤维掺量,其开裂和峰值强度也呈现出显著的增长趋势。基于线性对数关系和多因素耦合提出的预测模型可统一TR-HDC静态与动态抗拉强度计算方法,为其工程应用提供了理论依据。

高强度钢材低温力学性能试验研究与预测模型

在极地严寒地区工程中应用高强钢可节省用钢量,减少低温严酷环境下钢结构制作、运输和安装成本.为研究HG785高强钢在极地低温环境下的力学性能,对考虑2种厚度和5种低温环境的高强钢试样开展单轴拉伸试验.试验结果表明,极地低温环境下HG785高强钢的弹性模量、屈服强度和极限抗拉强度相较于其在25℃常温环境下有所提高,失效模式均为颈缩延性破坏并无脆断倾向.采用全子集法对试验结果进行回归分析,建立极地低温环境下高强钢力学性能指标预测模型,可指导高强钢在结构构件、节点与体系中的合理高效应用,为高强钢结构在极地低温地区服役与结构设计优化策略决策提供理论依据.

先进高强双相钢DP780温度相关应力⁃应变关系

为了研究先进高强度双相钢DP780的温热成形力学行为,通过不同温度(300℃、400℃、500℃、600℃)及不同应变率(10-4~10-3 s-1)下的单向温拉伸试验获得了先进高强度双相钢DP780在相应条件下的基本力学性能指标和应力⁃应变曲线,并对试验结果进行了分析;为描述温热成形DP780板料应力⁃应变曲线,求解、修正了Grosman本构模型的相关参数;以单向拉伸试样为例,基于Fortran语言通过编写Abaqus⁃Vumat子程序进行了数值模拟验证。结果表明,所用Grosman模型预测值与试验数值拟合较好,验证了所求模型的有效性。

Rock strength interval analysis using theory of testing blind data and interval estimation

The concepts of rock strength intervals are presented in this work, furthermore, central values of intervals and their corresponding credibility are provided using two-case study based on blind data theory and fuzzy interval estimation. 60 granite specimens are first tested, the compressive strength interval and tensile strength interval are [ 103.68, 219.6 l ] and [7.53, 11,86] MPa, while the tested mean values of compressive strength and tensile strength are 152.86 and 10.14 MPa, the credibilities are less than 58.4% and around 70.4%, respectively, the credibility of shear strength is between 40% and 60%. Then 70 other rock specimens are designed and tested, the similar conclusions can be reached. The results show that the conventional definite values are the particular values within the intervals, and the credibility of them often fails to reach the high-precision engineering requirement. The results demonstrate the feasibility and application potential of this proposed algorithm for the engineering practice. The references for engineering value selection of rock strength under different credibility or according to frequency distribution of central values are provided to increase the reliability and precision of calculation.

碳酸盐岩溶蚀效应及力学特性

针对不同赋存环境下溶蚀对碳酸盐岩力学特性的影响,采用自主研发的岩石动水压力溶蚀试验设备,开展多因素影响下碳酸盐岩溶蚀及单轴抗压强度试验,研究碳酸盐岩溶蚀效应、力学性质劣化规律及化学损伤。试验结果表明,不同赋存环境下岩样出现了不同程度的力学损伤,其抗压强度和弹性模量在溶解后有所下降,溶蚀率越高,峰值应力和弹性模量越低,进而提出劣化度拟合关系式,得到影响岩样抗压强度敏感度的各因素,依次为pH值、温度、时长、流速、动水压力及溶蚀后岩样的微观结构和矿物成分组成。

基于离散元的沥青砂浆拉压细观特性对比

文中基于沥青胶砂单轴拉伸强度试验,构建并校准了离散元模型,对拉压荷载下的接触、概率密度、力链分布及线粘性比例等进行了细观对比分析.结果表明:拉伸和压缩荷载方向的改变,沥青砂浆体系接触力及数量分布规律、应力概率密度分布规律及力链分布规律无显著差异,沥青砂浆材料组成相同,抵抗外部荷载的空间细观结构不变;沥青砂浆单轴拉伸和压缩强度差异显著的根本原因在于抵抗荷载的主体的差异,压缩荷载下由沥青砂浆中集料嵌挤和沥青胶结作用共同抵抗,拉伸荷载下由沥青砂浆中沥青胶结作用抵抗.

水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响

为提高砂浆拉伸黏结强度,研究了不同水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响。结果表明:当水泥掺量较低时,增加胶粉掺量能在一定程度上提高砂浆的拉伸黏结强度;当胶粉掺量较小时,增加水泥掺量能显著提高砂浆的拉伸黏结强度;当水泥掺量与胶粉掺量均较大时,同时增大水泥与胶粉掺量会降低砂浆的拉伸黏结强度。

喷射混凝土的力学性能经时变化试验研究

为研究不同龄期喷射混凝土的力学性能,文章进行了单轴抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和杨氏模量试验,分析了喷射混凝土的力学性能经时变化规律。试验结果表明:喷射混凝土早期强度发展迅速,1 d龄期的单轴抗压强度、劈裂抗拉强度均达到28 d龄期各自强度的50%,杨氏模量达到28 d龄期的60%;单轴抗压强度分别与劈裂抗拉强度、杨氏模量在试验龄期内存在线性关系。

缓冲/回填材料砌块抗拉强度试验研究

对半工业化/工业化制备的缓冲/回填材料砌块抗拉强度以及不同位置抗拉强度均匀性的准确评价,可为优化砌块制备工艺、设计砌块起吊装置提供重要参考。基于单轴压实技术制备标准试样,使用径向劈裂法测定抗拉强度,研究高径比、荷载接触方式对砌块抗拉强度测试结果的影响。在此基础上,采用钻孔、取心和切割技术在大型扇形砌块不同位置取样,分析其抗拉强度的均匀性。实验结果表明:使用劈裂法测定砌块抗拉强度时,平板加载和弧形加载结果相近,垫条加载试验结果小于前两者;砌块抗拉强度随高径比增加先呈指数减小,在高径比大于0.6时可忽略其对抗拉强度的影响;大型砌块不同位置处抗拉强度与模具形状无关,而与距模具边界位置相关,距边界越远抗拉强度越小。

基于离散元再生混凝土单轴拉伸细观数值研究

再生混凝土以其固废再利用的优势得到了广泛的关注,但不明确的破坏机理限制其工程应用。基于离散元理论,建立再生混凝土单轴拉伸细观离散元模型,模拟了再生混凝土单轴拉伸作用下裂纹发展及宏观力学响应,揭示了再生混凝土细观层面破坏机制。通过与现有的第三方试验对比,验证了所提出模型的可靠性。研究表明:初始裂纹的形成与扩展取决于新、老砂浆层的强度。当新砂浆强度大于老砂浆时,初始裂纹始于老界面;反之,初始裂纹主要始于新界面。进一步,老砂浆力学性能总体与再生混凝土抗拉强度、弹性模量正相关。但当老砂浆强度高于新砂浆强度后,随着老砂浆强度增长,再生混凝土强度基本不变。此外,清除附着的老砂浆可以有效的提升再生混凝土的力学性能;再生混凝土中再生骨料应来源于混凝土等级较高的构件。研究揭示了荷载作用下再生混凝土破坏机制,为再生混凝土的优化及在工程上运用提供了理论支撑。

冻融影响下不同岩性岩石物理力学特性试验研究

为探究冻融循环影响下不同岩性岩石的物理力学性质的差异化响应,对青砂岩、灰砂岩2种砂岩,白色大理岩、麻粒岩2种变质岩开展冻融循环试验和相关力学试验。研究结果表明:在冻融循环过程中,2种砂岩的质量变化幅度明显高于2种变质岩。相较于青砂岩与麻粒岩,大理岩的单轴压缩强度及弹性模量劣化速率最快。冻融前后青砂岩、大理岩的单轴压缩破坏模式发生明显变化。灰砂岩抗拉强度劣化速率显著低于青砂岩。基于单轴抗压强度、抗拉强度的脆性指数表明冻融作用提高青砂岩的脆性。研究结果可为冻融影响下工程岩体的稳定性与安全性评价提供参考。