1 广西科技大学土木建筑工程学院，广西 柳州 545006 广西高校防灾减灾与预应力技术重点实验室，广西 柳州 545006广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室，南宁 530004
2 广西科技大学土木建筑工程学院，广西 柳州 545006，
3 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室，南宁 530004
为研究珊瑚海水海砂混凝土的三轴力学性能，通过常规三轴试验研究了不同骨料组合与侧向围压对试件破坏形态、应力-应变曲线、屈服应力、屈服应变及损伤演变的影响规律。结果表明：珊瑚粗骨料试件更易受围压值影响，在9 MPa的围压值下试件表面出现裂缝形式转变与塑性流动，在12 MPa的围压值下其应力-应变曲线出现“应力平台段”，碎石粗骨料试件则分别在15 MPa与24 MPa的围压值下出现上述变化；在围压值达到15 MPa后，珊瑚粗骨料试件的应力-应变曲线呈现具有第二线性分支的双线性形状；随着围压值增加，试件的屈服应力、屈服应变及耗散能均逐渐提高，损伤发展逐渐延缓。最后，提出了珊瑚海水海砂混凝土的屈服应力计算式，可为相关理论分析与工程应用提供借鉴。
珊瑚海水海砂混凝土 三轴受压 应力-应变曲线 能量耗散 损伤分析 coral seawater sea sand concrete triaxial compression stress-strain curve energy dissipation damage analysis
1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院, 武汉 430065
3 仙游县建工投资集团有限公司, 莆田 351200
为探究橡胶颗粒及玄武岩纤维交互耦合后对混凝土力学性能的影响, 本文以橡胶体积掺量、玄武岩纤维体积掺量、玄武岩纤维长度作为三个主要因素, 通过抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度试验研究三个因素对玄武岩橡胶混凝土的影响。结果表明: 橡胶掺量的增加会降低混凝土的力学性能, 但会改善混凝土的变形能力并降低脆性, 玄武岩纤维的掺入可以改善混凝土各项力学强度, 但掺量过多时, 除抗拉强度外, 其余强度均下降。综合分析得出当橡胶体积掺量为10%, 玄武岩纤维体积掺量为0.10%, 玄武岩纤维长度为18 mm时混凝土各项力学性能最优。基于受压应力-应变全曲线分析, 提出玄武岩橡胶混凝土的受压应力-应变本构模型, 为玄武岩橡胶混凝土构件的非线性分析和工程设计提供参考。
玄武岩纤维 橡胶 基本力学性能 受压应力-应变曲线 本构模型 basalt fiber rubber basic mechanical property compressive stress-strain curve constitutive model
1 武汉科技大学城市建设学院,武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院,武汉 430065
3 城市更新湖北省工程研究中心,武汉 430065
通过正交试验,研究了聚丙烯泡沫混凝土(PPFC)的基本力学性能及应力-应变本构关系。研究表明: 在试验变量范围内,增加聚丙烯纤维(PP)体积掺量(0.5%、1.0%和1.5%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均依次降低; 增大PP长度(3、6和9 mm),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小; PPFC试件立方体抗压强度随粉煤灰(FA)质量掺量(40%、45%和50%)增加先增大后减小,轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随FA掺量增加均依次减小。基于直观分析法,可得正交试验最优配合比组合为A1B2C2,即PP体积掺量为0.5%,PP长度为6 mm,FA质量掺量为45%。PPFC受压试件破坏形态均为压剪破坏,破坏裂缝主要为斜裂缝,并伴有竖向裂缝,破坏面一般为斜面破坏; 劈裂受拉试件破坏形态均为劈裂破坏,破坏裂缝均为沿荷载施加方向的竖向裂缝。基于单因素变量法可得,增加PP体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小,当PP体积掺量为0.2%时,PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均达到最大值,分别为16.00、14.56和1.96 MPa。表观密度和PPFC试件立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉强度基本呈线性关系。采用分段式表达式建立了PPFC应力-应变本构模型。
聚丙烯纤维 粉煤灰 泡沫混凝土 基本力学性能 应力-应变曲线 本构模型 polypropylene fiber fly ash foam concrete basic mechanical property stress-strain curve constitutive model
1 贵州大学土木工程学院,贵阳 550025
2 湖南大学土木工程学院,长沙 410082
通过恒温烘箱对磷石膏(PG)进行热处理，复掺灰钙粉、普通硅酸盐水泥、缓凝剂及减水剂制备磷石膏基复合胶凝材料(PGCM)，研究热处理时间对PGCM的劈裂抗拉强度、轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数、破坏形态、劈裂抗拉应力-应变曲线的影响规律。结果表明：PGCM的劈裂抗拉强度随热处理时间的延长先增加后减小，当热处理时间为90 min时，PGCM的劈裂抗拉强度最大达到1.68 MPa；轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数随热处理时间的延长几乎都减小，PGCM的劈裂抗拉强度为轴心抗压强度的4.2%~9.2%；PGCM的破坏形态主要有中心开裂破坏、局部破坏和次要裂缝破坏；PGCM的劈裂抗拉应力-应变曲线先逐渐上升后呈直线下降。结合试验数据，得到PGCM的轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的换算关系以及劈裂抗拉应力-应变上升段曲线方程，拟合结果与试验数据较吻合。
热处理时间 磷石膏 复合胶凝材料 劈裂抗拉强度 破坏形态 应力-应变曲线 资源利用 heat treatment time phosphogypsum composite cementitious material splitting tensile strength failure morphology stress-strain curve resource utilization
通过添加不同含量的发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒来预制目标孔隙率以模拟混凝土的不同孔洞缺陷, 制备了不同孔隙率的C25和C30两种强度等级的混凝土试件, 开展单调及往复荷载下含孔洞缺陷混凝土力学性能的试验研究, 分析了混凝土试件破坏形态、强度、应变、弹性模量等随孔隙率的变化规律, 探讨不同孔洞缺陷对混凝土力学性能的影响。试验结果表明: 单调及往复荷载下, 无预制孔洞缺陷的混凝土试件均表现为脆性破坏特征。但随着孔隙率的增加, 混凝土试件的强度明显降低, 应力-应变曲线逐渐趋于鱼肚状分布, 试件由脆性向延性破坏转变, 逐渐呈现多裂缝扩展特征, 特别是对于往复加载情况。两种加载方式和两种强度等级条件下, 试件主要力学参数随着预制孔隙率的增加均表现出一致的变化规律。峰值应力和弹性模量随孔隙率的上升呈指数下降, 而峰值应变和应变极值呈线性增大。往复荷载下试件力学性能受孔隙率的影响程度均大于单调加载情况, 而且, 这种影响随混凝土强度的提高而减小。在往复加载过程中, 孔隙率越大, 峰值应力前试件的刚度比值越大, 而峰后的刚度退化也愈严重。对于相同的孔隙率, 混凝土强度等级越高, 峰值应力前的刚度增长率及峰后的刚度退化程度越小。
衬砌混凝土 孔洞缺陷 往复荷载 破坏特征 应力-应变曲线 刚度退化 lining concrete hole defect reciprocating loading failure characteristic stress-strain curve stiffness degradation
1 河北省水利规划设计研究院有限公司, 石家庄 050011
2 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室, 武汉 430070
为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能, 本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验, 分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加, 橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势, 橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势, 但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10-5/s增加至3.3×10-3/s时, 橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时, 承受应变速率为3.3×10-5/s、3.3×10-4/s和3.3×10-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%; 橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加, 整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型, 并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。
橡胶混凝土 应变速率 应力-应变曲线 峰值应力 峰值应变 损伤演化 rubber concrete strain rate stress-strain curve peak stress peak strain damage evolution
1 广西大学土木建筑工程学院, 南宁 530004
2 工程防灾与结构安全教育部重点实验室, 南宁 530004
3 广西防灾减灾与工程安全重点实验室, 南宁 530004
声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程, 开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验, 分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律, 进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数, 揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明: 振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律; 混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性, 其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点, 第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点, 信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。
混凝土 损伤演化 声发射特征参数 轴压 偏压 应力-应变曲线 concrete damage evolution acoustic emission characteristic parameter uniaxial compression eccentric compression stress-strain curve
1 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 上海交通大学密西根学院, 上海 200240
为了研究激光冲击强化(LSP)对镁合金力学性能的影响，采用电子万能高温拉伸机和钕玻璃脉冲激光(波长1064 nm ，脉冲宽度20 ns)研究AZ31镁合金薄板室温和300 ℃时拉伸应力-应变曲线和力学性能。结果表明，LSP 提高了AZ31 镁合金室温和高温抗拉强度，而冲击试样的最大热流变应力明显高于未冲击的试样，双面单次LSP 导致室温力学性能降低，在激光冲击试样断口发现了沿次表层扩展的层裂现象。讨论和分析了残余压应力、细微结构、表面形貌和粗糙度对激光冲击镁合金力学性能的影响。
材料 AZ31镁合金 激光冲击强化 应力-应变曲线 热拉伸性能 细微结构
