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采用大型混凝土静、动态三轴液压伺服试验系统,比较了大骨料混凝土试件和湿筛二级配混凝土试件在动态三轴拉压压应力状态下的强度特征.结果表明:2种试件的破坏均为典型的拉伸破坏,裂缝垂直于拉应力方向;动态抗拉强度随应变率的增大而增大,随压应力的增大而减小;抗拉强度增长系数与应变率比的对数呈线性关系;大骨料混凝土试件的动态抗拉强度及其对应变率的敏感性均比湿筛二级配混凝土试件的要小.在八面体应力空间中建立了破坏准则,为大体积结构的非线性分析和抗震设计提供了试验依据.
对聚四氟(PTFE)膜材进行了9种温度(-20,-10,0,10,23,40,50,60,70℃)下的单轴单调和循环拉伸试验,得到了膜材力学参数的变化规律.结果表明:随着温度的增加,PTFE膜材的抗拉强度逐渐减小,而断裂延伸率和性模量逐渐增大;随着循环次数的增加,PTFE膜材滞回曲线趋于稳定,残余应变趋于常数.在试验研究的基础上,提出了PTFE膜材强度的温度影响系数,为PTFE膜材强度设计分项系数的取值提供了依据.
为研究不同化沥青掺量下水泥稳定碎石混合料的疲劳性能,对室内静压成型的中梁试件进行了四点弯拉疲劳试验,并基于Weibull分布建立了化沥青水泥稳定碎石混合料的疲劳寿命预估模型.结果表明:掺入化沥青后,水泥稳定碎石混合料的弯拉强度略微降低,但弯拉变形和弯拉应变功显著增大;混合料的疲劳寿命在低应力水平下明显提高,在高应力水平下近似不变,化沥青的掺入有效提高了水泥稳定碎石混合料的疲劳性能.
基于冻融与疲劳耦合作用下混凝土性模量衰减模型、冻融损伤的混凝土疲劳本构模型以及钢筋的疲劳本构方程,通过ANSYS综合各模型的材料参数,模拟预应力混凝土受弯构件在冻融与疲劳交替作用下的疲劳性能,并与试验结果进行对比.结果表明:数值模拟的预应力混凝土构件弯曲挠度和上边缘的应变与试验结果吻合较好,所得结果可为实际工程中冻融环境下预应力混凝土疲劳性能的数值模拟提供有效方法.
针对水泥砂浆材料,以干湿循环次数和硫酸盐溶液浓度为试验参数,研究硫酸盐干湿循环腐蚀对水泥基材料力学性能的影响.基于连续介质损伤力学基本理论,根据试验结果,建立了硫酸盐侵蚀水泥基材料的塑性-化学损伤本构模型.模型计算结果与试验数据对比表明,所建立的模型能够很好地预测受腐蚀水泥基材料在受压作用下的性、塑性及损伤特征.
通过化学分析法、X射线衍射法(XRD)研究了侵蚀液的浓度、溶液组成、温度对单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的影响.结果表明:单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的关系适合Freundlich非线性关系;单硫型水化硫铝酸钙对氯离子的固化是通离子与 根的离子交换作用生成了Friedel盐而成;与钠离子相比,侵蚀液中的钙离子能增加单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力;随着温度的升高,单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力降低.
从表面张力、附性能、孔结构和毛细管附加压力的角度系统研究了多功能型梳形共聚物超塑化剂(SRPCA)对混凝土的减缩机理.结果表明:SRPCA在水泥颗粒表面产生强附,有效降低了混凝土孔隙溶液的表面张力,降低了毛细管附加压力,从而降低了硬化水泥净浆的收缩;掺加SRPCA后,硬化水泥净浆孔结构发生了较大变化,其孔隙率降低,孔隙分布变宽,内部相对湿度降低,进而减少了其干燥收缩;掺加SRPCA后,毛细管附加压力快速增长时段和终凝时间较接近,从而有效降低了混凝土的凝缩.
参照ASTM C1018—97标准的弯曲韧性评价方法,计算并比较了老化前后玻璃纤维短切毡增强砂浆的韧性指数和剩余强度指数,结合破坏形态和荷载-位移全曲线探究了层铺玻璃纤维短切毡对砂浆抗弯性能的影响以及老化作用对抗弯性能的影响.结果表明:受拉区层铺玻璃纤维短切毡可使试件具有良好的抗弯性能和韧性;老化作用会降低玻璃纤维短切毡增强砂浆的抗弯性能和韧性;ZrO2的含量越高,老化作用对试件抗弯性能和韧性的影响越小.
利用复合快硬水泥、水渣等轻集料和微泡剂等外加剂,配制出了高性能的新型轻质混凝土;通过对原材料和混凝土的试验分析及与普通轻集料混凝土、泡沫混凝土的性能比较,结合微观机理的分析研究,阐述了该新型混凝土的性能特征.
采用Fluent软件,选取标准k-ε湍流模型、涡耗散反应模型与DO 模型,利用UDF函数将玻璃液面与玻璃熔窑火焰空间进行耦合,获得玻璃熔窑火焰空间和玻璃液的温度、速度及压力分布模型,从而更为细致地分析了玻璃熔窑工作时的传热传质过程.结果表明:所提出的模型能够比较客观地反映玻璃的熔制过程,对优化窑炉设计,提高窑炉使用寿命,降低成本和工作风险,改善工况具有一定的指导意义.
渗水是沥青路面出现早期损坏的主要原因之一,通过渗水原理及试验方法的分析研究,定量分析了多种因素对不同类型沥青混合料渗水特性的影响规律.结果表明:空隙率、混合料类型及级配、集料公称粒径与结构层厚度对沥青混合料渗水特性有较大影响.集料公称粒径与混合料空隙率越大、混合料级配越粗、结构层厚度越小,沥青混合料就越容易渗水.与传统悬浮密实型沥青混合料相比,SMA混合料渗水特性更易受空隙率影响.成型方式在混合料空隙较大时对其渗水特性有明显影响,旋转压实方法可以提高沥青混合料的抗水损害能力.
制备了小型混凝土构件,通过三点弯曲诱导裂缝和氯盐溶液干湿循环加速其中钢筋锈蚀,采用自然电位法测钢筋的腐蚀电位,并采用中子断层扫描成像技术对钢筋锈蚀产物分布进行了分析.结果表明:钢筋混凝土构件经过85次氯盐溶液干湿循环后,采用中子断层扫描成像技术对其进行三维扫描成像,可直观呈现钢筋锈蚀产物分布状况;钢筋锈蚀产物集中分布于裂缝断面钢筋与基体界面的底部区域,并沿界面逐渐向外扩展,符合氯盐诱导钢筋锈蚀的坑蚀规律.这为研究混凝土结构中钢筋的锈蚀机理提供了一种新的试验方法.
针对现有预测模型中参数难以确定,导致预测精度不足的问题,采用分布式光纤传感技术对混凝土锈胀全过程进行实时测,并基于测数据对解析模型中的关键参数——铁锈膨胀率进行反演算,建立了可动态更新的钢筋混凝土锈胀全过程预测模型.
通过化学分析手段,对混凝土碳化层物相组成及其变化规律进行分析,并通过酸度计对混凝土碳化层pH值的变化规律进行研究.结果表明,混凝土中的碳化反应物质变化规律和混凝土碳化的pH值变化规律并不完全一致,混凝土部分碳化的范围由混凝土中碳化反应物质变化的范围所决定,而不是局限在pH值变化的区域内进行.碳化混凝土的横断面由完全碳化区、pH值变化的部分碳化区、向内的pH值稳定的部分碳化区和未碳化区4部分组成.
在单向冻结条件下对饱和粉质黏土试件进行了6种工况下的室内冻胀试验研究.结果表明:冷端温度、压实度、温度梯度、上覆压力和补水条件是影响土体冻胀变形的关键因素;温度梯度、冷端温度和上覆压力与土体冻胀变形呈反比,压实度与土体冻胀变形呈正比;冻胀率是表征土体冻胀敏感性的关键指标,与材料参数和冻结条件有关.后,基于试验研究提出了用于指导工程应用的路基冻胀害措施.
研究了挤压脱水成型与普通浇筑成型方法对纤维增强水泥板收缩及抗弯性能的影响.结果表明:在相同水灰比下,挤压脱水成型的纤维增强水泥板比普通浇筑成型的纤维增强水泥板收缩小,且其收缩发展速率比后者快;2种成型方法对PP纤维增强水泥板的力学性能影响不大,但对PVA纤维增强水泥板力学性能有一定影响,其影响程度与水灰比有关;无论是抗弯承载力还是抗弯延性,PP纤维增强水泥板均不如PVA纤维增强水泥板;对于普通浇筑成型,随着水灰比的增加,纤维增强水泥板的极限抗弯承载力有所下降,而抗弯延性却有所改善.
为研究轻钢与聚苯颗粒(EPS)混凝土界面黏结滑移的作用机理,制作了20个轻钢EPS混凝土短柱试件进行拉拔试验,研究EPS混凝土强度、钢管埋置长度及保护层厚度对轻钢与EPS混凝土黏结性能的影响.结果表明:轻钢与EPS混凝土的黏结应力要比钢筋与普通混凝土的黏结应力小;峰值黏结应力随EPS混凝土强度和保护层厚度的增加有所提高;钢管埋置长度的变化对峰值黏结应力的影响不明显.基于试验结果,提出了轻钢与EPS混凝土的三段式黏结-滑移本构模型,计算值与试验值基本吻合.

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