Influence of the column-to-beam flexural strength ratio on the failure mode of beam-column connections in RC frames

The column-to-beam flexural strength ratio(CBFSR)has been used in many seismic codes to achieve the strong column-weak beam(SCWB)failure mode in reinforced concrete(RC)frames,in which plastic hinges appear earlier in beams than in columns.However,seismic investigations show that the required limit of CBFSR in seismic codes usually cannot achieve the SCWB failure mode under strong earthquakes.This study investigates the failure modes of RC frames with different CBFSRs.Nine typical three-story RC frame models with different CBFSRs are designed in accordance with Chinese seismic codes.The seismic responses and failure modes of the frames are investigated through time-history analyses using 100 ground motion records.The results show that the required limit of the CBFSR that guarantees the SCWB failure mode depends on the beam-column connection type and the seismic intensity,and different types of beam-column connections exhibit different failure modes even though they are designed with the same CBFSR.Recommended CBFSRs are proposed for achieving the designed SCWB failure mode for different types of connections in RC frames under different seismic intensities.These results may provide some reference for further revisions of the SCWB design criterion in Chinese seismic codes.

Flexural fatigue strength of steel fibrous concrete containing mixed steel fibres

This paper reports investigation conducted to study the fatigue performance of steel fibre reinforced concrete (SFRC) containing fibres of mixed aspect ratio. An extensive experimental program was conducted in which 90 flexural fatigue tests were carried out at different stress levels on size 500 mm×100 mm×100 mm SFRC specimens respectively containing 1.0%, 1.5% and 2.0% volume fraction of fibres. About 36 static flexural tests were also conducted to determine the static flexural strength prior to fatigue testing. Each volume fraction of fibres incorporated corrugated mixed steel fibres of size 0.6 mm×2.0 mm×25 mm and 0.6 mm×2.0 mm×50 mm in ratio 50:50 by weight. The results are presented both as S-N relationships, with the maximum fatigue stress expressed as a percentage of the strength under static loading, and as relationships between actually applied fatigue stress and number of loading cycles to failure. Two-million-cycle fatigue strengths of SFRC containing different volume fractions of mixed fibres were obtained and compared with plain concrete.

A Parametric Approach to the Evaluation of Flexural Strength of Advanced Ceramic or Glass Like Cylindrical Rods at Ambient Temperature

This critical review presents a parametric approach to the evaluation of flexural strength of advanced ceramic or glass like cylindrical rods at ambient temperature.The parameters governing the measurement and evaluation of flexure strengths of glasses and ceramics are detailed with references.The scope for improvement in the existing ASTM STM C-1684 standard is described with a logical rationale and the parameters that need to be addressed are listed and explained.

Effect of Fiber Weight Ratio and Fiber Modification on Flexural Properties of Posidonia-Polyester Composites

The main objective of this research is to study the effect of fiber weight ratio and chemical fiber modification on flexural properties of composites reinforced with Posidonia fiber. An unsaturated polyester matrix reinforced with untreated and treated Posidonia fibers was fabricated under various fiber weight ratios. Results showed that the combined chemical treatment provided better mechanical properties of composites in comparison with untreated fiber. The fiber weight ratio influenced the flexural properties of composites. Indeed, a maximum value of flexural modulus was observed for 10% fiber weight ratio for composites reinforced with treated fibers. SEM photographs revealed a different fracture surface between Posidonia fibers reinforced polyester composites.

Research on Flexural Behavior of Coral Aggregate Reinforced Concrete Beams

Through the flexural behavior test of coral aggregate reinforced concrete beams(CARCB) and ordinary Portland reinforced concrete beams(OPRCB), and based on the parameters of concrete types, concrete strength grades and reinforcement ratios, the crack development, failure mode, midspan deflection and flexural capacity were studied, the relationships of bending moment-midspan deflection, load-longitudinal tensile reinforcement strain, load-maximum crack width were established, and a calculation model for the flexural capacity of CARCB was suggested. The results showed that with the increase in the reinforcement ratio and concrete strength grade, the crack bending moment(Mcr)and ultimate bending moment(Mu) of CARCB gradually increased. The characteristics of CARCB and OPRCB are basically the same. Furthermore, through increasing the concrete strength grade and reinforcement ratio, Mcr/Mu could be increased to delay the cracking of CARCB. As the load increased, crack width(w) would also increase. At the beginning of the loading, w increased slowly. And then it increased rapidly when the load reached to the ultimate load, which then led to beam failure. Meanwhile, with a comprehensive consideration of the effects of steel corrosion on the loss of steel section and the decrease of steel yield strength, a more reasonable calculation model for the flexural capacity of CARCB was proposed.

煤矸石机制砂C20混凝土力学性能研究

为探究煤矸石机制砂对低强度等级C20混凝土力学性能的影响,调控煤矸石机制砂掺量和水灰比浇筑混凝土试块,开展抗压和抗折强度试验。结果表明:相同水灰比下,随煤矸石机制砂掺量增加,混凝土的抗压强度先增强后降低;相同取代率下,混凝土的抗压和抗折强度随水灰比增大而降低。相较于煤矸石机制砂取代率,水灰比对混凝土抗折强度的影响更大。取代率不超过30%时,对混凝土的抗压和抗折强度均有利,水灰比为0.55、取代率为25%时,混凝土抗压和抗折强度提高最多。

不同粗骨料取代率下粉煤灰再生混凝土的力学性能研究

为探讨不同再生粗骨料取代率下粉煤灰对再生混凝土力学性能的影响,以及再生混凝土抗折强度与再生粗骨料取代率、水胶比之间的关系,以RC30设计强度等级为基础设计了16组配合比,制作了96块再生混凝土试块,主要进行了再生混凝土的抗压强度试验和抗折强度试验。得出如下结论:随粉煤灰掺量的增加,不同再生粗骨料取代率,抗压强度变化规律有所不同;再生粗骨料取代率为0、30%和40%时,抗压强度随粉煤灰掺量的增加整体呈下降趋势;而当再生粗骨料取代率为50%时,随粉煤灰掺量的增加,抗压强度先减小后增大。粉煤灰掺量大于20%时,天然骨料混凝土的抗压强度急剧下降,而再生骨料混凝土的抗压强度降低幅度均较小,大掺量粉煤灰在再生混凝土中或将有更大的应用空间。通过观察抗折强度试件破坏断面,分析再生混凝土变形破坏特征。粉煤灰的掺入提高了天然骨料混凝土的抗折强度,且掺量为20%强度最高。再生粗骨料取代率为30%时,随粉煤灰掺量变化抗折强度整体呈下降趋势,但下降幅度很小;再生粗骨料取代率为40%和50%时,呈先减后增再减的趋势。天然骨料混凝土的折压比随粉煤灰掺量的增加而提高;再生混凝土折压比随粉煤灰掺量的变化趋势与抗折强度一致,但变化幅度略小。粉煤灰对再生混凝土抗折强度的影响大于抗压强度;再生粗骨料取代率为30%,粉煤灰掺量为10%为较优掺量。提出再生混凝土抗折强度预测式。

原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响

将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁受弯承载力试验研究

将钢纤维掺入到HRB600高强钢筋混凝土梁中,可以有效改善HRB600高强钢筋混凝土梁的受弯力学性能。通过改变钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度和纵筋配筋率,研究了7根HRB600钢筋混凝土梁的受弯性能,以及各试件的破坏形态、跨中挠度和纵筋应变随钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度和纵筋配筋率的变化规律,探讨了受弯承载力的计算方法。结果表明:HRB600钢筋钢纤维混凝土梁的受弯力学性能与普通钢筋混凝土梁相似,截面应变分布符合平截面假定,受弯承载力随着钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度以及配筋率的增加而增大,其中钢纤维掺量的提升幅度比钢纤维混凝土强度明显。普通钢筋钢纤维混凝土梁的正截面受弯承载力公式同样可用于HRB600高强钢筋钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算,受弯承载力实测值与计算值吻合较好。

两类三元胶凝体系的构建及配比优化

为了保证混凝土材料性能,同时实现低碳、绿色化发展,本文以矿渣粉(GS)、粉煤灰(FA)和石灰石粉(LS)等辅助胶凝材料(SCMs)替代55%(质量分数)水泥(C)制备了两种三元胶凝体系,即粉煤灰-矿渣粉-水泥体系(FGC)和石灰石粉-矿渣粉-水泥体系(LGC),研究了体系中FA-GS、LS-GS比例变化对三元胶凝材料粉料堆积密实度、工作性和强度的影响,并结合微观结构分析确定了三元胶凝体系的最佳配比。结果表明,随着两种三元胶凝体系中GS占比的增大,试样密实度和流动性略微减小,试样抗压、抗折强度以及环境效益逐渐增大。在FA-GS和LS-GS质量比均为3∶8时,两种胶凝体系制备的胶砂试样中后期强度均能接近甚至超过纯水泥试样。

提钛尾渣基硅酸钙板的制备及性能研究

提钛尾渣作为含钛高炉渣提钛后产生的一种含氯废弃物,一直缺乏有效的规模化利用技术,对环境具有潜在的危害。本文以提钛尾渣为主要原料,制备保温隔热材料——硅酸钙板,研究了不同钙硅比、硅藻土含量、水灰比、原渣与脱氯渣配比对材料性能、物相和微观形貌的影响。研究表明,随着脱氯渣含量的增加,硅酸钙板的抗折强度呈先增大后减小的变化规律,过量的硅藻土、过高的钙硅比和水灰比均不利于样品性能的改善。当提钛尾渣质量分数为46%(原渣和脱氯渣配比为1∶1)、硅酸盐水泥质量分数为15%、硅藻土质量分数为17%、钙硅比为0.84和水灰比为0.75时,硅酸钙板样品性能最优,其体积密度为1.25 g/cm^(3),抗折强度为10.4 MPa,导热系数为0.297 W/(m·K),样品中固化的氯离子质量分数为0.36%,固氯比达56%。

聚丙烯腈纤维废陶瓷再生骨料混凝土力学性能优化研究

为了使掺入聚丙烯腈纤维的废陶瓷再生骨料混凝土力学性能达到最优,选取了废陶瓷骨料掺量、聚丙烯腈纤维掺量以及聚丙烯腈纤维长度3个因素,每个因素合理选取5个水平,设计3因素5水平的正交试验。试验结果表明:当废陶瓷骨料掺量取55%~60%、聚丙烯腈纤维掺量取0.8 kg/m3、聚丙烯腈纤维长度取12 mm时,混凝土抗压强度最佳;当废陶瓷骨料掺量取45%~50%、聚丙烯腈纤维掺量取1.2 kg/m3、聚丙烯腈纤维长度取15 mm时,混凝土抗折强度最佳,均达到了设计的C30强度标准。对试验数据进行极差分析和方差分析,得到各因素对试件抗压强度和抗折强度影响的敏感度顺序以及显著性程度。

氧化铝纤维增强混凝土力学性能试验研究

为探究氧化铝纤维对混凝土力学性能的影响,制作了不同氧化铝纤维长度(4 mm、8 mm、12 mm、16 mm)及体积掺量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)的氧化铝纤维增强混凝土试件,并且分别对其开展了抗压及抗折性能测试。结果表明,随着氧化铝纤维体积掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度均呈现出先逐渐增加而后有所下降的变化趋势;掺入长度为8 mm的氧化铝纤维比另外3种长度的氧化铝纤维对于混凝土抗压、抗折强度的提升作用更加明显。当氧化铝纤维长度为8 mm、体积掺量为0.2%时,氧化铝纤维增强混凝土的抗压强度相较于素混凝土提高了10.59%;当氧化铝纤维长度为8 mm、体积掺量为0.3%时,氧化铝纤维增强混凝土的抗折强度相较于素混凝土提高了26.18%。通过微观形貌分析可知,氧化铝纤维能够与混凝土基体紧密结合,充分发挥阻裂作用、桥接作用,进而有效改善混凝土材料的基本力学性能。

一种新型早强高强灌浆料的制备及性能研究

灌浆料作为一种常见的建筑材料,被广泛应用于建筑工程中,主要用于工程部位的支撑和固定。然而,传统的灌浆料存在一些问题,比如流动性易损失、强度发展缓慢以及后期强度不足等特点。本文通过研究不同水灰比、外加剂掺量以及矿物掺合料种类对灌浆料早强、高强性能的影响,并利用化学分析、XRD和SEM等方法对灌浆料进行检测分析。结果表明,灌浆料的水灰比在0.28、早强剂的掺量为0.1%以及硅灰和矿粉的掺量为5%、10%时,灌浆料的8 h、1 d、28 d抗折强度分别为11.5 MPa、14.4 MPa、16.8 MPa,抗压强度分别达到49.8 MPa、68.2 MPa、93.5 MPa,满足灌浆料早强、高强的性能要求。

AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能

AlN陶瓷硬度高、脆性大,难以烧结致密,作为熔炼容器时会因高温变形或被温度变化引起热冲击破坏。将YAlO_(3)作为颗粒增强相加入AlN中,通过无压烧结方法制备AlN/YAlO_(3)复合陶瓷,研究不同温度下AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能,分析热震前后AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的物相结构、断口形貌和表面形貌,并阐明热震损伤机理。结果表明,在AlN陶瓷中加入YAlO_(3)能够促进AlN陶瓷的烧结,将致密度提升至98.37%,同时细化晶粒,提高AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和抗热震性能。在温度较高的热震试验中,当热震温度升高至600℃后,AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和残余强度保持率显著高于AlN陶瓷,表明添加YAlO_(3)能够有效提高AlN陶瓷的抗热震性能,这主要归因于微裂纹增韧及裂纹的偏折、分叉等机制的协同作用减缓了AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度的降低速度。此外,当热震温度达到1 000℃时,AlN发生氧化生成Al_(2)O_(3),导致AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度降低。

冷补植物沥青混合料制备及应用

采用植物沥青替代石油沥青制备冷补植物沥青混合料,计算了不同油石比下冷补植物沥青混合料的贯入度(高温下)、低温弯拉强度、渗水系数及冻融劈裂抗拉强度比,得出最佳油石比。采用油石比6.5%制备冷补植物沥青混合料,对寒区无砟轨道防水保护层粉化进行整治,并检测其整治效果。结果表明:随着油石比增大,冷补植物沥青混合料的贯入度逐渐增加但增幅不大,低温弯拉强度先增大后减小,渗水系数逐渐减小,冻融劈裂抗拉强度比逐渐增大;油石比为6.5%时,冷补植物沥青混合料高温抗变形、低温抗开裂、防渗及水稳定性的综合性能最佳;整治后,沥青混合料防水保护层平整密实,横向和纵向排水坡度满足要求,排水通畅。冷补植物沥青混合料具有良好应用效果。

高效陶瓷化阻燃硅橡胶的制备及性能研究

将硅酸盐、氢氧化铝及其经对应表面处理填料分别加入硅橡胶中制备了硅橡胶复合材料,对比了不同陶瓷化粉体对复合材料性能的影响。结果表明,CFR-2不需添加助熔剂即可实现低温短时间下的高效高质量成瓷,600℃×45 min煅烧后的弯曲强度可达15 MPa;其复合材料的有机物陶瓷化转化率净值高达49.7%,远高于其他样品。经过配方优化后,CFR-2的改进型粉体可同时达到FV-0级阻燃和高效陶瓷化,并保持优良的电绝缘性。

秸秆灰对砂浆力学性能的影响和微观分析

秸秆灰含有大量的活性SiO2,具有一定的火山灰活性,可以作为水泥掺合料使用。为了探究秸秆灰对水泥砂浆强度的影响,采用秸秆灰作为掺合料制备砂浆进行了试验分析。使用3种不同活化处理方法以提高活性,将秸秆灰按水泥质量的百分比(10%、20%和30%)等量取代水泥掺入到水泥砂浆中,分别对不同龄期砂浆进行抗压、抗折强度试验、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)检测,对其力学性能和微观形貌进行了分析。结果发现,在养护前期秸秆灰会抑制砂浆强度的发展,各组砂浆强度都有不同程度的下降;在养护后期,秸秆灰砂浆强度增长速率提高,其中经过研磨、400℃高温灼烧,并水洗处理后的秸秆灰在掺量为10%时,砂浆强度效果影响明显,60 d龄期时抗压强度高于基准组,达到75 MPa,抗折强度与基准组持平,达到10.4 MPa,会略微降低砂浆的韧性。

水灰比与减水剂对全再生粗骨料混凝土力学性能的影响

定量分析了全再生混凝土水灰比及聚羧酸减水剂掺量改变时,全再生粗骨料混凝土抗压强度与抗折强度的变化趋势,得出合理的水灰比和适宜的减水剂掺量。试验结果表明:随着水灰比增大,全再生粗骨料混凝土抗压强度先增大后减小,抗折强度缓慢减小,水灰比为0.36时,立方体试块抗压性能最佳,强度达到最大值42.3 MPa,通过试验数据分析全再生混凝土试件的抗压强度与抗折强度力学指标关系,得出合理的全再生混凝土水灰比应控制在0.36。水灰比一定,掺入聚羧酸减水剂,抗压强度先增大后减小,抗折强度先缓慢增大后趋于稳定,抗压强度为41.4 MPa与抗折强度4.62 MPa均为最大时,此时聚羧酸减水剂掺入量0.60%,因此,适宜的聚羧酸减水剂掺量范围为0.60%。

基于响应面法的透水混凝土配合比优化设计

为了研究基于响应面法Box-Behnken的水胶比、骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土性能的影响,建立了抗压强度、抗折强度、透水系数与上述3个因素的回归模型,得出了优化的配合比参数.结果表明,对抗压强度和抗折强度影响的显著性排序为:骨料级配大于水胶比大于粉煤灰掺量,对透水系数影响的显著性排序为:水胶比大于粉煤灰掺量大于骨料级配,水胶比和粉煤灰掺量的交互作用对抗压强度和抗折强度影响显著,所有因素之间的交互作用对透水系数的影响均较为显著.