混凝土试件的声发射特性试验研究

声发射技术是近年发展起来的一种动态无损检测方法,可用于材料性能评价和结构损伤检测。通过研究混凝土芯样试件在不同压力条件下产生的声发射计数和声信号强度,以及重复荷载作用下的凯塞效应,可以了解混凝土材料的声发射特性,为研究混凝土材料的损伤规律、断裂机理提供基础资料,并为利用声发射技术动态监测大坝混凝土裂缝的形成和扩展的可行性提供佐证。     

高强混凝土的声发射特性试验研究

通过高强混凝土试块在受压状态下的声发射特性试验测试了混凝土的抗压强度和撞击数、事件数等声学特性参数。试验结果表明:高强混凝土受压强度与声学特性参数之间具有一定的相关性,可用于评判结构或构件的稳定性和安全性;声发射技术作为一种无损检测方法,具有操作简单、实时动态检测、对原有建筑物损伤小等优点。     

功率超声的声学参数对废水处理效果的影响

从功率超声在水处理中的空化机理入手,论述了国内外在应用功率超声进行废水处理时频率、声功率/声强以及声化学反应器的物理结构(实质是声场分布)等声学参数对处理效果的影响。结论表明,对不同的废水溶液存在超声降解的最佳频率和最佳声功率/声强;双频或多频超声较单频超声在处理同一废水溶液时有明显的协同效应;混响场中的空化阈值比行波场低,相同条件下更利于声化学产额的提高。分析了目前超声水处理技术研究不够深入的原因,并对其发展进行了讨论和展望。     

国外碾压混凝土材料特性参数经验取值

碾压混凝土坝在初步设计阶段由于缺乏相关试验性资料,计算中对碾压混凝土材料特性参数只能凭经验选取。根据当前国外机构在各种碾压混凝土混合料方面的经验以及美国混凝土协会(ACI)所完成的研究工作,介绍国外在碾压混凝土坝初步设计中对碾压混凝土特性参数取值的一些方法和经验,可比对后期设计的实验资料。     

再生混凝土耐久性研究进展

再生混凝土耐久性研究对于发展和推广再生混凝土技术,建立资源节约型、环境友好型社会具 有重大意义。在参阅近几年国内外相关研究文献的基础上,综述了再生混凝土耐久性研究已经取得的 进展,并结合其进展总结了改善再生混凝土耐久性的方法。结论为再生混凝土的耐久性在抗碳化、抗冻 性、抗氯离子渗透性、抗硫酸盐腐蚀性、抗水渗性等方面较普通混凝土有一定的弱化,可采用减小水灰比、 添加粉煤灰及其他掺和料等方式加以改善,并建议加快建立骨料分级和再生混凝土的相关试验标准。     

科氏芽孢杆菌对再生粗骨料混凝土抗压强度的影响

将实验室废弃的强度等级为C30混凝土试块经人工破碎后通过筛选得到粒径为20～50 mm的再生粗骨料。为探究科氏芽孢杆菌矿化沉积对再生粗骨料的影响,研制了不同pH条件科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理的再生粗骨料。利用科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理后的再生粗骨料(取代率选用20%)制备再生骨料混凝土,开展了再生骨料混凝土试件的单轴抗压强度和声发射损伤特征试验,分析了不同pH条件的科氏芽孢杆菌矿化沉积再生粗骨料对浸泡液残余Ca²⁺浓度、混凝土峰值抗压强度和损伤演化的影响。试验结果表明:科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理再生粗骨料后,残余Ca²⁺浓度随浸泡液pH值的减小而减少,科氏芽孢杆菌菌液浸泡能有效改善再生粗骨料的密实性,且酸性条件下效果最好;再生粗骨料经酸性环境的科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理后制备的再生骨料混凝土的峰值强度有明显的提高;在抗压过程中,损伤演化减缓,损伤劣化程度降低,当浸泡液从pH=8到pH=5时,再生骨料混凝土损伤变量逐渐减小且累积损伤明显降低。研究成果可为微生物改良再生骨料的实际应用提供参考。     

基于声发射技术的混凝土动态损伤特性研究

为研究混凝土材料动态损伤特性及损伤演化规律,进行了不同加载应变速率下(10^-5/s,10^-4/s,7.5×10^-3/s)的混凝土单轴压缩试验,并实时采集相应的声发射信号;在分析声发射参数与应力应变关系的基础上研究了在循环加卸载条件下混凝土材料的塑性变形特性及损伤特性。结果表明:循环加卸载过程中损伤集中在前期和中期,损伤程度随加载时间的延长逐渐加重,循环次数越多,损伤越严重;随着累积残余塑性应变的增加,损伤变量逐渐增大,加载应变速率越大,峰值前的释放能量越大,混凝土破坏越严重;随加载应变速率的提高,损伤破坏的路径变短,加载应变速率差异越大,损伤破坏路径差异越大,但损伤变化曲线起点与破坏终点重合。     

混凝土温度特性参数反分析及其应用

建立混凝土温度场材料特性参数反演分析模型，并用有限单元法仿真计算和可变容差法编制了优化反演计算程序。数值算例表明该算法是稳定的，收敛速度较快，并给出具体在建工程实例的应用情况。通过现场温度观测值，进行优化反演计算得到混凝土的有关特性参数，进而将反演计算结果应用于工程施工的反馈分析，更好地使数值分析服务于工程建设。     

纤维再生混凝土材料力学性能试验研究

首先通过控制再生混凝土材料中纤维的种类,分析了纤维种类对再生混凝土材料力学性能的影响,然后采用正交试验的方法设计,分析了聚丙烯纤维直径、纤维长度和质量比对添加聚丙烯纤维再生混凝土材料性能的影响。研究结果表明：植物纤维和直聚丙烯纤维均可以抑制再生混凝土的破坏,曲聚丙烯纤维不能抑制再生混凝土的破坏;且植物纤维和直聚丙烯纤维可以增强再生混凝土的峰值强度和变形模量,随着养护时间的增加,植物纤维的增强效果减弱;同时聚丙烯纤维质量比对抗压强度和抗拉强度均有显著影响,聚丙烯纤维长度对抗拉强度影响显著,说明纤维质量比和长度是影响再生混凝土材料强度的重要因素。     

纳米改性对再生混凝土双K断裂参数的影响

再生骨料与天然骨料相比,表观密度低,吸水率大,压碎指标大,导致再生混凝土的性能较差。本文采用纳米SiO_2溶液对再生混凝土进行改性处理,通过三点弯曲梁法对再生骨料取代率不同(0,50%,70%,100%)的试件、取代率50%和100%下不同纳米SiO_2掺量的试件共12组60根试件进行断裂实验,用双K断裂参数评价再生混凝土的断裂性能,研究再生骨料取代率和纳米SiO_2掺量对再生混凝土断裂性能的影响。结果表明,再生混凝土的起裂韧度和失稳韧度整体随着再生骨料取代率的增加而降低;适量纳米SiO_2的掺入能提高再生混凝土的断裂韧度,再生骨料取代率50%和100%、纳米SiO_2掺量1.0%时再生混凝土的起裂韧度和失稳韧度提升程度最大,分别达到0.6929 MPa·m~(1/2)、1.3073 MPa·m~(1/2)和0.5552 MPa·m~(1/2)、1.2410 MPa·m~(1/2)。     

混凝土轴拉损伤声发射特性研究综述

在分析和总结国内外相关文献的基础上,结合多年从事相关研究的经验和成果,对国内外混凝土、岩石类准脆性材料轴拉声发射特性的研究成果进行综述。从试验方法、声发射活动性评价、声发射源定位分析、基于声发射特征参数、波形FFT频谱的特征识别分析5个方面,阐述了混凝土轴拉声发射特性的研究现状、研究方向和有待深入研究的问题。     

大尺寸混凝土试件断裂过程中的声发射信号特性分析

为研究混凝土断裂过程中声发射参量的特性及其在同组试件之间的离散性,设计了4组混凝土三点弯曲梁试件进行损伤断裂全过程试验。通过分析试验得到的声发射参量特性值表明:声发射参量中振铃计数和能量均能很好的表征混凝土从起裂、稳定扩展到失稳扩展的损伤断裂全过程;门槛值的变化对振铃计数造成的影响最为显著,但在同组试件之间振铃计数的离散性小,且试件尺寸越大,声发射各参量离散性越小,表明声发射参量能够揭示大尺寸混凝土的损伤断裂破坏机理。     

混凝土受压破坏过程声发射和红外热像特性研究

通过混凝土单轴抗压试验,采用声发射和红外热像技术对混凝土受压破坏的过程进行检测研究。结果表明:在混凝土受压破坏的过程中,红外热像检测的温度变化曲线呈降升循环式波动,随着混凝土内部的裂缝产生、扩展及摩擦作用,红外热像检测温度出现较快的升降循环。同时,引起声发射信号的产生和快速增减,声发射信号和红外热像检测温度总体呈正相关性,而在混凝土破坏时,红外热像相对平均温度和声发射信号能量达到最大值,随后迅速降低(减弱)。通过对两种检测方法的结合,由内向外较好地展现了混凝土的破坏特征,同时也为混凝土受力分析提供了新的方法。     

再生混凝土力学性能提升技术与应用

针对大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化及天然骨料资源日益缺乏的问题,通过配制不同强度等级和不同再生骨料掺量的再生混凝土,并结合锡澄运河三级航道整治工程对再生混凝土力学性能及其提升技术进行试验研究。结果表明:再生骨料的掺量对C35及以下中低强度混凝土力学性能影响较小,而对C40及以上中高强度混凝土有较大影响,随再生骨料掺量的增加,再生混凝土力学性能降低;通过合理选用再生骨料级配、与天然骨料复掺、对再生骨料进行强化以及优化配合比参数等措施能提升混凝土力学性能;锡澄运河三级航道整治工程实际应用取得了很好的技术经济效益。     

再生砖骨料植生混凝土植生试验研究

为了研究再生砖骨料植生混凝土的植物生长特性,在前期透水性和强度性能研究基础上,进行植生试验。植生试验采用上置式与中置式结合的方式,分别采用清水浸泡、FeSO4溶液处理进行降碱,在不同孔隙率的混凝土上种植狗牙根,观察比较植生效果,确定进一步优化的适于再生砖骨料植生混凝土植草绿化的条件,以便应用于不同工程环境。试验发现,不同植生条件得到不同的植生效果,其工程可行性还有待于实际工程检验。     

基于声发射特性下的含骨料混凝土裂隙演化特性及其统计损伤本构研究

为探讨含骨料混凝土的损伤裂隙演化特性,基于统计损伤理论的数值模拟手段,建立了含骨料混凝土有限元模型,得到了不同工况下的裂隙扩展过程、声发射规律和峰值强度变化,同时基于声发射数值结果定义了损伤度的概念。结果表明：不同工况下的裂隙演化呈现“X”型扩展,由“翼形裂纹”与“反翼形裂纹”共同组成;“翼裂纹”萌生及扩展主要破坏模式为拉伸破坏,“反翼裂纹”的萌生是由于剪切破坏而产生,随后扩展模式为拉剪复合破坏;预制裂纹的倾角越大,骨料含量百分比越大,则试样的峰值强度也越大,但是前者对混凝土抗压强度的增幅要小于后者;定义了损伤度的概念,加载过程中混凝土的损伤变化经历4个阶段：线弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹加速扩展阶段和损伤平稳发展阶段。骨料含量百分比越大,预制裂隙倾角越小,则最大损伤度越大,不同工况下的损伤度变化范围为0.85~0.94;骨料的破坏模式共分为4种,即偏转绕行、止裂、裂纹被骨料吸附和裂纹穿过骨料。本文数值模拟中偏转绕行是主要破坏模式。     

再生混凝土疲劳损伤机理的数值模拟

基于再生混凝土内部细观结构的数字图像,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型。首先,对弯折疲劳破坏后的再生混凝士弯折疲劳试件进行机械切割并对切割后的表面使用数码相机拍摄,获得截面数字图像。然后,对所获得的数字图像进行处理并对骨料和砂浆部分进行边缘检测,获得骨料和砂浆的边缘坐标,将其导入有限元分析软件,获得实体模型。最后,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型,研究了再生混凝土在疲劳荷载作用下的损伤分布和应力分布的变化规律。     

硫酸盐侵蚀作用下再生混凝土耐久性研究

为了研究不同再生粗骨料(RCA)取代率在干湿循环条件下对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,设计了再生粗骨料取代率为0、20%、50%与100%的4组配合比,分别检测混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度。同时采用电子显微镜扫描(SEM)和EDS技术,对硫酸盐侵蚀后再生混凝土微观结构变化及生成产物进行了分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀过程中,再生骨料掺量是影响再生混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度的重要因素。随着再生粗骨料的增加,再生混凝土经过硫酸盐侵蚀以后质量损失率增大,剩余相对动弹模量减小,抗压强度降低。再生粗骨料的掺入会削弱混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越大削弱效果越明显。