橡塑改性沥青路面top-down开裂性能分析

通过劈裂试验、三轴重复荷载试验和小梁弯曲试验对比了橡塑改性沥青混合料与SBS改性沥青混合料的性能,通过构建有限元模型分析了动荷载作用下沥青路面上面层裂缝的应力变化规律。结果表明,橡塑改性沥青混合料的抗拉性能与高温抗变形性能优于SBS改性沥青混合料,橡塑改性沥青可提高沥青混凝土路面的抗变形能力;橡塑改性沥青混合料的低温抗裂性能优于SBS改性沥青混合料,前者可提高沥青路面抗top-down裂缝开裂性能;在动荷载作用下,沥青路面结构层中的上面层拉应力逐渐增加,导致沥青路面发生top-down裂缝开裂,橡塑改性沥青混合料可增加上面层破坏时的最大拉应力,从而降低沥青路面发生top-down裂缝开裂的可能性。

基于综合性能试验的混凝土早期开裂行为研究

为提高混凝土的早期抗裂性能,突破单因素改善其早期稳定性,进行了多因素补偿混凝土各性能缺陷方面的研究.基于调控混凝土配合比开展了胶凝材料水化热、混凝土早期收缩试验和大板加速开裂试验.通过相关收缩机理分析了不同混凝土拌和物的开裂行为;运用双参数Weibull分布分析试验结果,得出了混凝土大板裂缝经时开裂规律.试验结果表明:采用高效稳定型聚羧酸减水剂可以增加浆体的和易性,结合66.7%矿物掺合料(粉煤灰和矿渣粉与水泥质量比)、较好级配碎石和0.29的水胶比有利于延长混凝土的初裂时间和控制裂缝宽度,即提高混凝土的早期抗裂性能.同时,该调控手段也可以降低浆体的水化热,提高混凝土的抗压强度.此外,混凝土裂缝宽度的经时变化规律很好地服从双参数Weibull分布.

非晶合金纤维和钢纤维单/混掺增强混凝土开裂及断裂性能研究

为探索纤维混凝土抗裂性能,本文研究了不同类型纤维(平直型钢纤维、平直型非晶合金纤维、钢纤维+非晶合金纤维)和不同纤维体积掺量(1.0%,1.5%和2.0%)混凝土的早期开裂性能和硬化后的断裂性能。首先通过平板法试验并借助数字图像对混凝土的早期裂缝特征进行量化分析,评估了纤维混凝土的早期开裂性能;再通过带切口棱柱体试件的三点弯曲试验,基于双K断裂参数,分析并评估了混凝土硬化后的断裂性能。结果表明,钢纤维单掺和混掺纤维混凝土的早期抗裂性能最好;纤维掺量由1.0%增加至2.0%时,钢纤维、合金纤维和混掺纤维混凝土失稳韧度分别增加了58.9%、44.3%和55.5%,且掺量为2.0%的混掺混凝土断裂能是普通混凝土的11.8倍。钢纤维和非晶合金纤维可在混凝土硬化过程的不同时期发挥协同作用,两种纤维混掺不仅能阻止混凝土早期的塑性开裂,还可有效控制硬化后受拉裂缝的形成和发展,达到分阶段抗裂的目的。综合考虑混凝土的早期开裂性能、硬化后受拉性能以及断裂性能,体积掺量相同情况下混掺纤维混凝土整体性能更优。

矿物掺合料对高强机制砂混凝土早期收缩开裂性能的影响

针对低水胶比高强机制砂泵送混凝土早期收缩开裂严重易造成建筑物耐久性急剧衰退的问题,通过试验研究粉煤灰、矿粉、硅灰在单掺、双掺和三掺时对混凝土工作性能、力学性能、早期收缩和开裂性能的影响规律,以低场核磁共振仪(NMR)通过孔结构对早期收缩开裂性能的规律进行分析。结果表明:粉煤灰和矿粉的掺入提高了混凝土的工作性能,但硅灰的掺入降低了混凝土的工作性能;矿物掺合料的掺入对混凝土早期强度影响较大,随着养护龄期的延长,后期强度随着水化程度的增加有所升高;粉煤灰、矿粉、硅灰三掺时,高强机制砂混凝土具有最小的早期收缩率和开裂面积;掺入矿物掺合料使混凝土内部孔隙率减小,混凝土内部致密度提高,减小了早期收缩开裂。

免蒸养抗开裂超高性能混凝土的制备及性能研究

为进一步提高超高性能混凝土(UHPC)抗开裂性能,降低生产制备中热养护所产生的能耗,通过复合掺入硫铝酸盐水泥(CSA)熟料制备了一种免蒸养抗开裂UHPC。基于最紧密堆积原理对UHPC原材料配合比进行设计,评价了UHPC的工作性能、力学性能、抗开裂性能。结果显示:制备的UHPC工作性能优异,随CSA熟料掺量的增加,UHPC的流动度减小,凝结时间缩短;CSA掺量为10%时,UHPC的流动度为240 mm,抗拉强度为7.848 MPa,28 d抗压强度为146.3 MPa,7 d总收缩值约为3000με,抗裂指数为11.23%。

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座混凝土优化及开裂性能研究

对于CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座混凝土的优化及开裂性能,文章通过进行工作性能、力学性能、体积稳定性能试验分析,得出不同的坍落度对混凝土的抗压强度、塑性收缩及干燥收缩的影响几乎可以忽略不计,但在施工时,坍落度影响底座混凝土的泌水层,因此应尽可能降低混凝土的坍落度;增加TK-ac型减缩抗裂剂会增加混凝土塑性收缩变形,降低干燥收缩变形,因此,在添加TK-ac型减缩抗裂剂后,要做好早期保湿养护工作,减少胶凝材料用量及用水量,以降低混凝土的早期塑性收缩,提高混凝土的抗裂性能。

含引气剂海工混凝土的抗冻性能及其梁受弯承载力

为了研究引气剂对海工混凝土抗冻性能及其梁受弯承载力的影响,对2种配合比6根海工混凝土梁及相应的冻损试件进行总计100次快速冻融试验;采用质量损失率、动弹性模量损伤度和抗压强度损失率对混凝土冻融损伤程度进行有效评价;考虑混凝土抗压强度退化以及等效矩形应力图系数的变化,提出了冻融作用下海工混凝土梁正截面受弯承载力计算公式。结果表明:加入引气剂可以增强海工混凝土的抗冻性能,降低梁的开裂弯矩退化速率,但会降低混凝土强度和梁的极限弯矩;在150次冻融循环内,提出的模型能够较好地预测冻融作用下海工混凝土梁的正截面受弯承载力。

改性钢渣-沥青混合料的性能及机理

采用甲基硅酸钠溶液、二氧化硅胶体溶液、聚丙烯酸酯乳液对钢渣进行浸泡改性处理,通过性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、声发射等测试方法研究了改性钢渣的物理、力学性能,改性钢渣-沥青混合料的性能,钢渣的改性机理和改性钢渣-沥青混合料的抗裂机理。结果表明,4.75~19 mm钢渣经1%~4%浓度溶剂改性后,物理性能得到明显改善;经3%浓度溶剂改性后的钢渣制备的改性钢渣-沥青混合料的体积稳定性较未改性钢渣-沥青混合料(RSAM)提高了27.92%~39.09%;改性钢渣表面包裹着不同状态的不溶于水的改性保护层,经二氧化硅改性后的钢渣(SMS)表面呈现出致密的层状结构且保持表面粗糙,改性效果最优;二氧化硅改性钢渣-沥青混合料(SMSAM)的裂纹宽度减小,主裂纹出现的时间较晚,SMS对SMSAM的断裂破坏起到了一定的减缓作用,提高了混合料的抗开裂性能。

型钢混凝土T形梁纯扭及弯扭性能试验研究

为研究型钢混凝土T形梁在纯扭和弯扭作用下的受力性能,以翼缘宽度、型钢含钢率、配箍率、翼缘纵筋直径及弯扭比为变化参数,设计并完成12根型钢混凝土T形梁的纯扭、弯扭静载试验。观察了试件的破坏过程,获取了试件的扭矩-扭率全过程曲线、开裂扭矩和极限扭矩等特征参数,深入分析了纯扭、弯扭作用下不同变化参数对型钢混凝土T形梁抗扭性能的影响规律,揭示了其抗扭破坏机理。结果表明:T形截面梁和矩形截面梁的破坏形态基本一致,其中钢筋混凝土梁呈现为脆性破坏,型钢混凝土梁呈现为延性破坏;T形试件翼缘、型钢和混凝土之间存在相互约束作用,翼缘和型钢大幅增强了试件的抗扭强度和延性;试件翼缘的最优高宽比为2.33;随着型钢含钢率的增大,试件的抗扭强度和延性呈增大趋势,平均提升幅度分别为30.99%、101.14%;试件的极限扭矩随着弯扭比的增大而增大,平均提高了7.86%。最后,提出了型钢混凝土T形梁的开裂扭矩和极限扭矩计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好。

Cr12MoV钢表面激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层及摩擦磨损性能研究

为了实现损伤Cr12MoV钢激光再制造,采用激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层。利用着色探伤剂、硬度计、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和摩擦磨损仪对所制备Ni60合金涂层的表面开裂、硬度、金相组织进行分析,并用摩擦磨损试验机对比研究了Ni60合金涂层和Cr12MoV钢的摩擦磨损性能。结果表明,当Ni60合金涂层长度L≤9 mm时,涂层表面无开裂;当Ni60合金涂层长度L>9 mm时,开裂区出现在母材邻近区,且随着涂层长度增大,开裂区也出现在涂层表面。要抑制激光熔覆过程中Ni60合金近母材区开裂,关键在于减少热输入对母材区的作用时间。最后,通过优选表面硬度相近的Ni60合金涂层和Cr12MoV钢进行摩擦磨损性能测试,发现两者的摩擦系数与耐磨性能相近,可望为损伤Cr12MoV钢激光再制造提供参考。

组合梁栓钉对高性能混凝土约束收缩效应研究

为探究高性能混凝土在栓钉约束作用下的收缩特征及开裂行为,制作了钢-混凝土组合构件,通过试验研究了不同栓钉因素对高性能混凝土约束收缩应变、约束度及开裂风险的影响规律,运用正交试验方法研究了栓钉直径、间距、高度对高性能混凝土约束收缩的影响,得到了主要敏感因素。结果表明:高性能混凝土较普通混凝土的约束收缩应变发展趋势更为平滑;各栓钉因素对约束收缩的敏感性影响的主次顺序依次为直径、间距、高度;混凝土收缩在组合梁高度方向上呈现出一定的收缩梯度,混凝土约束收缩应变随高度增加而增大,但栓钉高度在30 mm处、间距在75 mm处、直径在150 mm处对高性能混凝土约束收缩几乎没有影响;栓钉对混凝土的约束作用可定义为3个阶段,即约束增强阶段、约束下降阶段和约束稳定阶段;组合梁构件最大开裂风险发生在栓钉的根部,当栓钉间距由150 mm减少到75 mm,直径由13 mm增加到22 mm时,最大开裂风险分别增加了20.03%和36.05%,栓钉高度的改变对最大开裂风险没有影响;采用高性能混凝土以及直径小、高度高的栓钉布置方式可以有效减小混凝土的收缩及开裂风险。

船闸混凝土抗裂性能试验研究及开裂风险评估

针对船闸大体积混凝土容易发生开裂的问题,通过室内试验研究不同配合比混凝土的热力学及变形性能,并基于多场耦合模型对廊道结构混凝土进行开裂风险评估计算。研究结果表明:掺入抗裂剂减小混凝土干燥收缩且自生体积变形初期产生较大膨胀,显著提升混凝土体积稳定性和抗裂性能;抗裂剂可降低船闸廊道结构混凝土最大开裂风险系数40%以上,控制廊道混凝土各部位开裂风险在0.7以下,大大降低了结构混凝土开裂风险。

型钢混凝土低矮剪力墙抗震性能试验及开裂荷载计算方法

剪力墙构件具有良好的抗侧向能力,因此成为高楼大厦的重要组成部分。本文对四榀1/3~1/4的缩尺模型进行了低矮混凝土剪力墙在单调荷载和低周反复荷载作用下的对比试验,其中包括一榀内置型钢框架的混凝土剪力墙、一榀普通钢筋混凝土剪力墙和两榀内置型钢桁架的混凝土剪力墙;并提出型钢混凝土低矮剪力墙的开裂荷载计算方法,计算结果和实测结果吻合较好。

紫外老化对抗燃油沥青混凝土抵抗疲劳开裂性能的影响

以埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴BOLE机场改扩建项目为背景,对AC-13型沥青混凝土进行配合比设计,加入抗燃油剂并确定最佳掺量.基于单轴重复直接拉伸试验研究紫外老化对抗燃油沥青混凝土疲劳开裂性能的影响.结果表明:(1)PR AK抗燃油改性剂的最佳掺量为0.6%;(2)计算得到了修正Paris公式参数n_(J_R),说明抗燃油沥青混合料具有较强的抵抗疲劳开裂能力;(3)紫外老化对抗燃油沥青混凝土疲劳开裂性能的影响较为有限.

聚丙烯纤维、玄武岩纤维和钢纤维增强混凝土早期开裂性能研究

通过平板试验,对比研究玄武岩纤维、钢纤维和聚丙烯纤维增强混凝土最大裂缝宽度、平均开裂面积、单位面积裂缝数目和单位面积总的开裂面积,结果表明:纤维的掺入,可明显改善混凝土的早期开裂,且玄武岩纤维、钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土的阻裂效果存在差异,而当体积掺量达到0.25%时,3种纤维的阻裂效果并未有明显区别。

低温管线用9Ni钢焊接接头腐蚀条件及性能研究

9Ni钢是一种具有在极低温度下韧性好、抗压性能强、强度高等特点的低碳调质钢。文中试验材料为ENiCrMo-4型镍基焊丝,采用手工钨极氩弧焊焊接9Ni钢,对获得的无损检验和力学性能测试均满足标准和项目要求的焊接接头进行酸性环境的腐蚀研究。文中基于工程项目管线服役环境的介质条件,采用2种腐蚀条件对焊接接头进行氢致开裂试验和硫化物应力腐蚀开裂试验研究。研究结果表明:9Ni钢焊接接头在NACE MR0175标准溶液(φ(H_(2)S)99.5%)腐蚀条件下,氢致开裂试验试样和硫化物应力腐蚀开裂试验试样均出现开裂现象;9Ni钢焊接接头在拟合腐蚀介质(φ(H_(2)S)0.8%)条件下,硫化物应力腐蚀开裂(SSC)试验试样和氢致开裂(HIC)试验试样均无开裂现象。

混杂纤维RAC梁开裂弯矩和抗裂性能有限元分析

为研究不同混杂纤维掺量对再生混凝土(RAC)梁抗裂性能的影响,本文通过有限元分析软件ANSYS对6根RAC梁的开裂荷载、屈服荷载、开裂状态和屈服状态下的挠度以及开裂应力、屈服应力进行分析,并根据6组混杂废弃纺织纤维RAC梁的试验数据和《水工混凝土结构设计规范》推算混杂废弃纺织纤维RAC梁开裂弯矩的理论计算公式。结果表明:1)掺入适当比例的废弃纺织纤维与玄武岩纤维可有效降低RAC梁的跨中挠度,增强RAC梁的刚度;2)推算出的理论公式计算值与试验值吻合良好。

德胜门箭楼典型梁架层残损特征及其对构架受力性能影响研究

德胜门箭楼古建筑群在历经千百年的沧桑后,结构和构件存在不同程度和不同类型的损伤。通过对箭楼建筑群进行残损调研,归纳其残损特征,统计各残损类型的数量、比例和分布情况,分析对应残损的成因,得到了德胜门箭楼的典型残损特征。为探究典型残损特征对结构受力性能的影响,建立了完好一榀框架和拔榫状态下一榀框架数值模型,对比分析了节点拔榫对木构架受力性能的影响。研究结果表明:德胜门箭楼木构架的残损主要集中在柱网层和梁架层。柱网层的残损主要表现为开裂及倾斜。梁架层的典型残损主要包括榫卯节点拔榫和木梁横纹开裂;透榫节点弯矩-转角曲线具有明显的不对称性,透榫节点的破坏特征为榫头变截面处的横纹撕裂破坏;当一榀框架处于小拔榫状态下,拔榫量对一榀框架的抗弯承载力无明显影响。当拔榫量增加到一定程度时,一榀框架的抗弯承载力出现跳跃式下降,正向峰值承载力相对负向的下降明显,正向下降率处于16%~18%,负向下降率处于9%~15%。研究结果可为传统木结构建筑的安全现状和保护修缮提供重要参考。

基于扩展有限元的钢-STC组合桥面开裂性能研究

采用H型钢-超高韧性混凝土(STC)板的组合结构形式可有效改善传统正交异性钢桥面-超高韧性混凝土组合桥面结构中存在的结构疲劳开裂问题。为了研究不同结构参数对H型钢-STC组合桥面结构开裂性能的影响规律,基于ABAQUS以及扩展有限元方法(XFEM)建立了考虑裂纹扩展的组合梁有限元模型,对不同桥面板厚度、配筋率条件下开裂性能以及延性的变化规律开展了有限元模拟研究。研究结果表明,与采用普通混凝土(C50)相比,不同混凝土板厚度条件下,采用STC对开裂强度与延性的提升效果最大分别为175.0%与446.3%,而不同配筋率条件下的提升效果最大可达205.1%与1330.3%。为H型钢-STC组合桥面结构在实际桥梁工程中的应用提供相应的技术支撑与建议。

高掺量粉煤灰大坝混凝土绝热升温试验以及早期开裂性研究

文中对高掺量粉煤灰大坝混凝土的绝热温升演变规律以及早期开裂敏感性进行分析,并与基准混凝土的温度敏感性和绝热升温性进行对比。结果表明,基准混凝土比高掺量粉煤灰混凝土更快达到温度速率峰值,基准混凝土的温度速率峰值比高掺量粉煤灰混凝土更高。匹配模式下,基准混凝土的开裂温度比高掺量粉煤灰混凝土的温度峰值提高21.6%;绝热模式下,基准混凝土的开裂温度比高掺量粉煤灰混凝土的温度峰值提高20.8%。与基准混凝土相比,高掺量粉煤灰混凝土较慢达到开裂温度,高掺量粉煤灰混凝土的开裂温度较低,即高掺量粉煤灰混凝土的抗开裂性能较强。