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粗骨料UHPC单轴拉伸性能及损伤本构模型

建筑材料学报 2024年第9期27卷 806-815页

作者：梁林王秋维史庆轩西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维... 详细信息

通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维的增韧作用,CA-UHPC拉伸性能随粗骨料用量增大而降低,建议其用量不超过450 kg/m^(3);增大钢纤维掺量能改善CA-UHPC拉伸性能,且平直钢纤维的增韧作用更稳定;1.0%平直和1.0%端勾钢纤维混杂时,其与粗骨料匹配良好,钢纤维有效利用率达到25.4%,能够充分发挥混杂纤维的协同增韧作用.最后建立了考虑粗骨料和钢纤维影响的CA-UHPC受拉损伤本构模型.

关键词：超高性能混凝土粗骨料拉伸性能损伤本构模型钢纤维

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粗骨料的等轴率、圆度和球度及其相互关系

建筑材料学报 2015年第4期18卷 531-536页

作者：李北星王威陈梦义叶茂武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

运用图像分析软件(IPP软件)测定了石灰石和铁尾矿废石粗骨料的三轴特征、圆度和球度,采用统计产品与服务解决方案软件(SPSS软件)对不同粒级石灰石和铁尾矿废石粗骨料的等轴率、圆度和球度进行了统计分析,并建立了三者之间的相互关系.结... 详细信息

运用图像分析软件(IPP软件)测定了石灰石和铁尾矿废石粗骨料的三轴特征、圆度和球度,采用统计产品与服务解决方案软件(SPSS软件)对不同粒级石灰石和铁尾矿废石粗骨料的等轴率、圆度和球度进行了统计分析,并建立了三者之间的相互关系.结果表明:不同粒级石灰石和铁尾矿废石粗骨料的等轴率、圆度、球度分布均近似符合正态分布;等轴率、圆度、球度这3个指标用于评价不同品种、不同粒级粗骨料的粒形特征具有良好的一致性;粗骨料球度与等轴率、圆度之间能够建立显著性极高的二元线性回归方程.

关键词：粗骨料颗粒形状分析数字图像处理线性回归

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粗骨料超高性能混凝土疲劳损伤本构模型

建筑结构学报 2024年第9期45卷 89-99页

作者：李力剑徐礼华池寅余敏黄乐武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

超高性能混凝土材料疲劳损伤本构关系是其结构构件非线性疲劳分析的重要基础。运用连续介质损伤力学和弹塑性理论,根据加/卸载不可逆概念确立疲劳损伤准则,基于前期试验结果分析了粗骨料超高性能混凝土的疲劳损伤发展过程,构建了考虑粗... 详细信息

超高性能混凝土材料疲劳损伤本构关系是其结构构件非线性疲劳分析的重要基础。运用连续介质损伤力学和弹塑性理论,根据加/卸载不可逆概念确立疲劳损伤准则,基于前期试验结果分析了粗骨料超高性能混凝土的疲劳损伤发展过程,构建了考虑粗骨料掺量和钢纤维特征参数的疲劳损伤演化法则,采用经验塑性模型确定塑性变形的发展规律,建立了粗骨料超高性能混凝土弹塑性疲劳损伤本构模型,并基于有限元软件ABAQUS开发了UMAT子程序进行了数值实现与验证。结果表明:提出的本构模型普适性强,能准确预测超高性能混凝土的单轴受压疲劳性能、单轴受拉疲劳性能和常规三轴受压疲劳性能,研究成果可为粗骨料超高性能混凝土结构构件的抗疲劳设计和性态控制提供理论依据。

关键词：超高性能混凝土粗骨料疲劳损伤本构模型数值算法

粗骨料与钢纤维对超高性能混凝土单轴拉伸性能的影响

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材料导报 2017年第23期31卷 109-114页

作者：张丽辉刘加平周华新刘建忠张倩倩韩方玉江苏苏博特新材料股份有限公司南京211103 东南大学材料科学与工程学院南京211189

为了提高含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的单轴拉伸性能,采用单轴拉伸试验和图像分析技术分别研究了粗骨料掺量、颗粒粒径对含粗骨料UHPC单轴拉伸性能和钢纤维在UHPC体系中分散性能的影响规律。结果表明... 详细信息

为了提高含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的单轴拉伸性能,采用单轴拉伸试验和图像分析技术分别研究了粗骨料掺量、颗粒粒径对含粗骨料UHPC单轴拉伸性能和钢纤维在UHPC体系中分散性能的影响规律。结果表明,随着粗骨料掺量及颗粒粒径的增大,钢纤维在UHPC体系中的分散系数和取向系数显著降低,含粗骨料UHPC的单轴拉伸初裂强度、裂后强度和耗能也随之减小。根据粗骨料颗粒最大粒径与钢纤维体积分数、直径间的匹配关系式(Dmax=3df/(Vf)0.5),采用纤维混杂可以充分发挥多尺度纤维与具有不同粒径分布的骨料间的分级匹配关系;粗骨料体积分数和颗粒最大粒径分别为10%和10mm时,采用平直钢纤维(直径0.12mm、长度10mm、体积掺量1.2%)和端钩钢纤维(直径0.35 mm、长度20mm、体积掺量1.8%)混杂实现了含粗骨料UHPC的单轴拉伸性能的提升,其裂后强度和耗能分别为8.69 MPa和11.10J。

关键词：粗骨料颗粒最大粒径钢纤维超高性能混凝土单轴拉伸性能

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粗骨料膏体抗离析性能评价模型与实验研究

中国矿业大学学报 2016年第5期45卷 866-872页

作者：王建栋吴爱祥王贻明王洪江彭乃兵北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

通过建立骨料在料浆中的力学模型,确定粗骨料充填料浆具备良好抗离析性能的条件式M.运用三因素三水平正交实验研究料浆饱和率为101.5%～105.3%时M值和离析率的取值范围：以M=6作为料浆屈服应力在（200±25）Pa时的判定临界值,可得相同... 详细信息

通过建立骨料在料浆中的力学模型,确定粗骨料充填料浆具备良好抗离析性能的条件式M.运用三因素三水平正交实验研究料浆饱和率为101.5%～105.3%时M值和离析率的取值范围：以M=6作为料浆屈服应力在（200±25）Pa时的判定临界值,可得相同条件下满足饱和率要求的料浆M值范围为2.3～4.2,从而得到适合工程应用、具备较好抗离析性能的料浆离析率为11.6%～17.8%.采用某矿固体物料按照现场参数充填料浆,对实验结果进行实例验证.结果表明：实例M值和离析率范围与理论范围吻合良好.离析率预测值与测量值相比,误差分别为4.24%,1.09%,0.67%.

关键词：膏体抗离析性能粗骨料屈服应力离析率

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粗骨料对膏体泌水性及力学性能的影响

Journal of Central South University 2023年第2期30卷 555-567页

作者：尹升华闫泽鹏 School of Civil and Resources Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China University of Science and Technology Beijing Beijing 100083China

本文研究了骨料类型、粗骨料含量、质量浓度和灰砂比对膏体泌水率和力学性能的影响。用全尾砂代替河砂可以显著降低泌水率。尾矿的掺入使膏体的保水性提高了10%~20%,28 d后的无侧限抗压强度(UCS)提高了10%~30%。当粗骨料含量为60%时,泌... 详细信息

本文研究了骨料类型、粗骨料含量、质量浓度和灰砂比对膏体泌水率和力学性能的影响。用全尾砂代替河砂可以显著降低泌水率。尾矿的掺入使膏体的保水性提高了10%~20%,28 d后的无侧限抗压强度(UCS)提高了10%~30%。当粗骨料含量为60%时,泌水率对质量浓度的敏感性降低。可以看出,增加粗骨料含量是提高膏体流动性的一种方式。膏体的力学性能随粗骨料含量呈先增加后减小的趋势,当粗骨料含量为50%时,CPB强度最大可达6.5 MPa。膏体的力学性能随着质量浓度的增加而成比例增强,79%质量浓度的样品养护28 d后的UCS可达到7.9 MPa。灰砂比对力学性能影响较大,当灰砂比由1:6增加到1:4时,28 d后的UCS增加了54.4%,泌水率下降至1.4%。

关键词：膏体充填泌水率粗骨料力学性能

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粗骨料膏体低温流变性能及回归模型

中南大学学报（自然科学版） 2020年第12期51卷 3379-3388页

作者：尹升华刘家明陈威邵亚建吴立波王筱添北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

以金川某矿全尾砂、废石和棒磨砂为实验材料,采用全面实验设计法,研究温度、尾骨比(全尾砂、废石和棒磨砂质量比)和静置时间对全尾砂粗骨料膏体流变特性的影响规律,并构建关于温度、尾骨比和静置时间的流变特性回归模型。研究结果表明:... 详细信息

以金川某矿全尾砂、废石和棒磨砂为实验材料,采用全面实验设计法,研究温度、尾骨比(全尾砂、废石和棒磨砂质量比)和静置时间对全尾砂粗骨料膏体流变特性的影响规律,并构建关于温度、尾骨比和静置时间的流变特性回归模型。研究结果表明:全尾砂粗骨料膏体流变曲线符合H-B模型;屈服应力随温度降低而增加,随静置时间延长和全尾砂质量分数增多而增加;H-B黏度随温度的变化受尾骨比影响,当尾骨比分别为5.0:2.5:2.5和6.0:2.0:2.0时,H-B黏度随温度升高而逐渐降低;当尾骨比分别为7.0:1.5:1.5和8.0:1.0:1.0时,H-B黏度随温度升高先上升后下降;流动指数受温度、尾骨比和静置时间影响不大;在尾骨比分别为7.0:1.5:1.5和8.0:1.0:1.0条件下,随着温度升高,全尾砂粗骨料膏体由屈服假塑性体转为宾汉姆流体再转为屈服膨胀体;回归模型表明屈服应力与温度、静置时间和骨料比(细骨料与粗骨料质量比)分别呈负指数函数、二次函数和幂函数关系;H-B黏度及流动指数随骨料比不同,均为分段函数;影响屈服应力、H-B黏度和流动指数的因素权重由大到小依次为骨料比、温度和静置时间。

关键词：粗骨料低温膏体流变特性回归模型

粗骨料形态特征表征参数及其与混凝土性能关系的研究进展

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材料导报 2024年第2期38卷 114-125页

作者：张雪芹马昆林龙广成曾晓辉唐卓谢友均刘宝举中南大学土木工程学院长沙410075

粗骨料在混凝土中起骨架作用,是制备混凝土的重要原材料。粗骨料的形态特征直接影响混凝土中骨料间的堆积状态、排列方式、接触形式以及粗骨料与水泥砂浆的粘结性能,从而对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能造成显著影响。近年来,... 详细信息

粗骨料在混凝土中起骨架作用,是制备混凝土的重要原材料。粗骨料的形态特征直接影响混凝土中骨料间的堆积状态、排列方式、接触形式以及粗骨料与水泥砂浆的粘结性能,从而对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能造成显著影响。近年来,随着天然砂石资源逐渐稀缺,再生粗骨料和珊瑚粗骨料等绿色环保骨料逐渐用于混凝土中,但不同种类粗骨料之间的形态特征往往差异较大。因此建立粗骨料的形态特征表征体系以及明确其与混凝土性能之间的关系,有助于实现粗骨料的高品质利用以及混凝土配合比的优化及性能提升。本文基于粗骨料的形状、棱角和表面质地等形态特征,系统总结了粗骨料形态特征的表征参数及参数测量方法,对目前所采用的粗骨料形态特征的数值分析、重构方法及其适用范围进行了分析,最后讨论了粗骨料形态特征参数与混凝土性能之间的定量关系,并基于以上分析,提出了需要进一步研究的内容。

关键词：粗骨料形态特征表征参数混凝土

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粗骨料充填料浆工作特性定量评价及分类判别

煤炭学报 2020年第S01期45卷 70-77页

作者：吴凡杨志强高谦北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 金川集团股份有限公司甘肃金昌737100

充填料浆工作特性包括流动性、稳定性和可塑性是影响充填料浆管道输送的重要因素。为了对充填料浆工作特性定量评价与分类判别,在总结理论分析方法的基础上,选择废石和棒磨砂质量比、胶砂比、料浆质量浓度作为工作特性的3个影响因子,塌... 详细信息

充填料浆工作特性包括流动性、稳定性和可塑性是影响充填料浆管道输送的重要因素。为了对充填料浆工作特性定量评价与分类判别,在总结理论分析方法的基础上,选择废石和棒磨砂质量比、胶砂比、料浆质量浓度作为工作特性的3个影响因子,塌落度、扩散度、稠度、分层度、泌水率、屈服应力和黏度系数作为工作特性的7个评价指标,利用甘肃某矿山粗骨料进行了48组充填料浆工作特性试验。采用Pearson理论对试验工作特性评价指标进行相关性分析,结果表明:7个评价指标之间存在显著相关性,需要对评价指标进行主成分分析。为了消除评价指标之间的重复性信息,采用主成分分析法(PCA)对评价指标进行降维处理,得到2个互不相关的新指标,简化了工作特性参数的表征和对工作特性进行定性评价,并利用综合评价函数将2个新指标转化为1个定量评价指标,优化了评价指标定性分析结果。在PCA的基础上,借鉴距离判别分析法(DDA),建立了粗骨料充填料浆工作特性分类判别的PCA-DDA模型。模型预测结果表明:在11种不同的训练和测试实验组数下,距离判别误判率不超过10%,模型误判概率不超过7%,满足精度要求。

关键词：粗骨料充填料浆工作特性相关性分析主成分分析距离判别分析