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对于广泛应用减水剂与矿物掺合料且要求有较优施工性与耐久性的现代混凝土,由于不同流变类型混凝土胶结材浆体的流动性、黏性以及粗集料级配与用量差别很大,因而必须按不同流变类型混凝土设计配合比.提出了每种流变类型混凝土胶结材浆体量范围与拌和用水量的选取方法.富勒氏集料连续级配公式并不能适用于不同流变类型混凝土,因此建立了4个集料连续级配计算式,并通过这4个计算式计算出各种流变类型混凝土的适宜粗集料用量.

基于Wallin阻力曲线模型,结合纤维增强复合材料断裂理论,提出了钢纤维水泥基复合材料的K-R曲线模型.通过定向与乱向两种纤维分布形式以及不同尺寸的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,验证了K-R曲线模型的合理性与适用性.结果表明:K-R曲线模型能够有效描述不同钢纤维分布形式下水泥基复合材料的断裂过程,且理论预测的峰值荷载与试验结果偏差较小.该模型可为钢纤维水泥基复合材料的断裂参数尺寸效应研究提供新方法.
通过室内单一碳化、单一冻融,以及碳化与冻融交替作用下的混凝土耐久性循环试验,对比分析了混凝土相对抗压强度、相对动性模量和碳化深度等指标的变化规律.结果表明:在碳化与冻融交替作用下,混凝土相对抗压强度要比单一冻融作用时大,但增加程度有限;混凝土相对动性模量要比单一冻融作用时小,碳化深度则比单一碳化作用时大.碳化与冻融交替作用下的混凝土抗冻耐久性较之单一冻融作用下有所下降,抗碳化能力较之单一碳化作用下有所减弱.后建立了碳化与冻融交替作用下以碳化时间和冻融循环次数为变量的混凝土抗压强度拟合模型.

为提高沥青稳定碎石的抗裂性能,优化设计了粗集料间断半开级配的沥青稳定碎石(ATB-25),并对其进行了应力比分别为0.1,0.2,0.3,0.4和0.5的双面剪切疲劳试验.结果表明:应力比对ATB-25梁式试件疲劳寿命具有显著影响;各应力比下其疲劳寿命均服从双参数Weibull分布.同时建立了不同失效概率下的概率型(p-S-N型)剪切疲劳方程.
通过三点弯曲法测试了聚醇(PVA)改性水泥砂浆的断裂性能,采用双K断裂模型分析了PVA掺量对改性水泥砂浆断裂参数的影响.结果表明:PVA改性水泥砂浆的裂缝口张开位移和裂缝尖端张开位移均随PVA掺量的增加而增大;当PVA掺量为1.0%(质量分数)时,改性水泥砂浆具有失稳断裂韧度和起裂断裂韧度,较普通水泥砂浆分别提高38.31%和40.82%;PVA改性水泥砂浆的各项断裂参数均与PVA掺量呈二次抛物曲线变化规律.

提出一种由玻璃纤维增强复合材料(GFRP)外壳和轻木芯材组成的新型GFRP-轻木组合梁及其拉挤成型工艺,并选用无碱玻璃纤维、泡桐木和不饱和聚酯树脂为原料制备组合梁构件.通过三点弯曲试验,获得了组合梁构件弯曲力学特性及破坏模式.结果表明:GFRP-泡桐木组合梁具有良好的性性能和承载能力,其承载力和抗弯刚度分别为泡桐木扁梁的17.4,12.8倍,是GFRP空心管的4.1,1.7倍,具有良好的组合效应,可使GFRP和泡桐木2种材料得到充分利用.
采用25mm滑膛炮对2种靶体介质进行正侵彻试验,获得了着靶速度、侵彻深度、开坑直径以及开坑深度等参数.结果表明:侵彻深度随着钢筋混凝土配筋率的提高而略有降低,钢筋的掺加有利于提高靶体的抗侵彻能力;钢筋混凝土比素混凝土抗侵彻能力强,有较强抗2次打击的能力.利用DYNA软件模拟了当体以相同的着靶速度贯穿素混凝土靶和钢筋混凝土靶的过程,得到2种靶体抗侵彻能力的等效关系.
通过线性极化、电化学阻抗谱等测试方法,研究了耐蚀钢筋和普通钢筋在Cl-侵蚀环境下的腐蚀行为,对比了不同组成钢筋间耐蚀性能的差异,并考察了主要成分为N,N-二乙醇胺的阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用效果.结果表明:在Cl-侵蚀环境中,添加了单一合金元素Cr的耐蚀钢筋耐蚀性能略有提高,而添加了Cu,Ni,Cr多种合金元素的耐蚀钢筋耐蚀性能进一步提高.在掺加阻锈剂后,耐蚀钢筋和普通钢筋的耐蚀性能不同程度提升,其中,阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用使得钢筋的腐蚀速率显著降低.
为研究泡沫混凝土内部的扩散特性,利用电化学法,对比分析了泡沫混凝土与普通混凝土在不同水温、有无发泡剂以及不同浸水时间等条件下的交流阻抗图谱.结果表明:与普通混凝土相比,泡沫混凝土由于存在内部气孔而具有截然不同的细观结构和扩散特性,表现在阻抗谱上,即为其Nyquist图中的曲线是双曲正切型而非Randles型;通过对泡沫混凝土扩散特性与双曲正切曲线的关联,可以求得扩散系数与扩散层厚度等表征其扩散特性的参数.
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.
针对水泥混凝土路面裂缝,采用醋酸酯-共聚(VAE)液、快硬硫铝酸盐水泥及适量外加剂制备了聚合物水泥基灌浆材料(PCGM),并对其可灌性能、黏结性能、收缩性能及抗渗性能进行了研究.结果表明:掺加适量的VAE液改善了水泥基灌浆材料的可灌性,有效提高了材料的黏结性能及抗渗性能,较好地降低了材料的收缩率.利用扫描电镜对修补界面及试样内部结构进行了微观性能分析,并探讨了VAE液对水泥基灌浆材料的作用机理.
以性损伤机理的有限元程序模拟混凝土空心砖的抗折性能.在数值模型中,为了体现混凝土材料的非均匀性,定单元的材料性能服从韦伯尔分布.利用该模型,可以得到混凝土空心砖在荷载作用下的裂纹起裂、发展直至后破坏的全过程.结果表明:空心砖的抗折强度随着壁厚和均质度系数的增加而增大,随着空洞率的增加而减小,数值计算结果和试验结果吻合较好.
对4种类型的水泥基材料进行绝热温升试验,提出绝热温升各阶段分界点的确定方法,分析各阶段持续时间和温升速率大小等规律,并对已有的终温升预测方法进行修正.后在分析不同类型水泥基材料绝热温升规律的基础上,提出一种通用的水泥基材料绝热温升速率表达式,用于描述绝热温升速率随龄期的变化.所提出的表达式形式简单,各参数具有较为明确的物理意义,与已有模型的表达式相比,在对早龄期绝热温升和温升速率的描述方面具有更好的效果.
研究了利用油页岩渣-矿渣制备碱胶凝材料的方法,讨论了油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的强度、强度增进率和凝结时间及其主要影响因素,同时测试了油页岩渣的组成结构和活性指标,并对油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的硬化产物与作用机理进行了分析.结果表明:油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的硬化产物主要为无定形硅铝酸盐物质形成的网络结构,成分以Si,O为主,Ca,Al,Na次之;利用油页岩渣与矿渣复合可合理调整碱胶凝材料组成中Ca与(Si+Al)的比值(摩尔比),使之具有优良的抗压强度且减少碱激发剂用量.
采用分布式光纤传感技术(BOTDA)和时间序列分析相结合的方法,对钢筋混凝土锈胀开裂程度进行测和预测,并通过通电加速锈蚀试验对该方法进行有效性验证.结果表明:分布式光纤传感技术可稳定、准确地获取混凝土的锈胀信息,同时结合时间序列分析方法可有效预测混凝土锈裂时间和位置.
通过电化学阻抗谱(EIS)、背散射电子(BSE)图像与能谱分析(EDS)研究了大气预锈对低合金钢筋和普通低碳钢筋在混凝土模拟液中氯盐腐蚀行为的影响.结果表明:大气预锈作用影响2种钢筋钝化膜的生成;氯盐侵蚀后,大气预锈作用降低了低碳钢筋的耐蚀性,但低合金钢筋的耐蚀性不受预锈作用影响,原因是低合金钢筋基体与氧化皮间的缝隙内形成了致密的富Cr锈层,了氯盐对钢筋基体的进一步侵蚀.