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掺粉煤灰和矿粉对粗骨料全替代混凝土力学性能的影响

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混凝土 2024年第1期 134-138页

作者：张玉栋谢龙张富钧张佳帅曹颖卓高玉增河北建筑工程学院河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000

为研究粉煤灰和矿粉对C30粗骨料全替代再生混凝土力学性能的影响,制备了单掺粉煤灰和矿粉取代率均为0、5%、10%、15%、20%以及双掺粉煤灰加矿粉5%+5%、5%+10%、10%+5%、10%+10%、15%+15%共14组试件,测其坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度... 详细信息

为研究粉煤灰和矿粉对C30粗骨料全替代再生混凝土力学性能的影响,制备了单掺粉煤灰和矿粉取代率均为0、5%、10%、15%、20%以及双掺粉煤灰加矿粉5%+5%、5%+10%、10%+5%、10%+10%、15%+15%共14组试件,测其坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压变形并用扫描电镜进行微观分析。结果表明单掺粉煤灰不超过20%,单掺矿粉不超过10%,可有效提高再生混凝土和易性;双掺时其坍落度先增加后减小,在粉煤灰掺量10%、矿粉掺量5%时,坍落度190 mm达到最大;单掺和双掺条件下均能满足C30混凝土强度要求,单掺时可考虑20%掺量,双掺时结合和易性和强度可考虑粉煤灰10%、矿粉5%取代水泥;单掺粉煤灰时其变形较基础组变化不大,单掺矿粉时其变形近基础组变形两倍,双掺时其变形均远大于基础组变形;再生混凝土的微观结构观察证实了对试块抗压强度的宏观实测数据及原因分析。

关键词：再生混凝土粉煤灰矿粉扫描电镜

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二次再生混凝土力学性能研究

混凝土 2024年第7期 15-18,27页

作者：张玉栋谢龙张富钧张佳帅曹颖卓高玉增河北建筑工程学院河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000

为推进再生混凝土二次循环利用,研究二次再生粗骨料取代率对二次再生混凝土力学性能的影响,制备了取代率为0、20%、40%、60%、80%、100%共6组试件,测其坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压变形,并结合扫描电镜进行孔结构及微观研究分... 详细信息

为推进再生混凝土二次循环利用,研究二次再生粗骨料取代率对二次再生混凝土力学性能的影响,制备了取代率为0、20%、40%、60%、80%、100%共6组试件,测其坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压变形,并结合扫描电镜进行孔结构及微观研究分析。结果表明:随着二次再生粗骨料取代率的增加,坍落度逐渐降低,全取代时降幅达到最大100 mm;孔结构分析表明随着二次再生粗骨料取代率的增加,试块中小孔占比逐渐减小,大孔占比逐渐增加,混凝土中孔体积逐渐增加,造成混凝土结构不密实,其次造成试块中骨料占比逐渐减少,老化砂浆和气泡占比逐渐增加,不利于强度发展;二次再生混凝土整体上满足C35强度要求,随取代率的提高整体强度呈下降趋势,整体变形呈上升的趋势,除骨料压碎指标较大有关外,结合孔结构分析与二次再生混凝土中骨料占比逐渐减少老化砂浆和气泡占比逐渐增加有关,使试块强度降低且更容易发生变形;二次再生混凝土的微观结构观察证实了对试块抗压强度、抗压变形的宏观实测数据及原因分析;结合宏观实测数据及微观结构观察,二次再生混凝土的应用具有一定可行性。

关键词：二次再生混凝土强度孔结构扫描电镜

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粉煤灰再生混凝土损伤模型与试验对比研究

混凝土 2024年第3期 92-96页

作者：张玉栋张富钧谢龙张佳帅河北建筑工程学院河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000

建筑垃圾和工业废料粉煤灰在工程中的利用率较低,为将建筑垃圾和粉煤灰利用率最大化提升,分别以再生骨料20%、40%、60%、80%、100%和粉煤灰0、10%、15%、20%的替代率取代天然骨料和水泥制作粉煤灰再生混凝土,对不同取代率下粉煤灰再生... 详细信息

建筑垃圾和工业废料粉煤灰在工程中的利用率较低,为将建筑垃圾和粉煤灰利用率最大化提升,分别以再生骨料20%、40%、60%、80%、100%和粉煤灰0、10%、15%、20%的替代率取代天然骨料和水泥制作粉煤灰再生混凝土,对不同取代率下粉煤灰再生混凝土的力学性能探究。为更好的分析再生混凝土力学性能的影响因素,建立理想再生混凝土损伤模型并与试验数据进行对比分析,发现试块的强度与本身再生骨料的性能相关性极大,并绘制应力-应变曲线,将再生骨料替代率和粉煤灰替代率结合分析,最终得出结论:再生混凝土中粉煤灰替代率与承载能力大小呈负相关关系,与峰值应变变化和坍落度呈正相关关系。经微观分析后,证实了对试块坍落度、抗压强度的宏观实测数据及原因分析。

关键词：再生混凝土微观分析峰值应力峰值应变

双掺石墨烯-氧化石墨烯再生粗骨料混凝土力学性能和抗冻耐久性研究

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硅酸盐通报 2024年第9期43卷 3359-3367页

作者：刘宏波贾小静张博洋孙岩李泳常璞孙婧河北建筑工程学院土木工程学院张家口075000 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室张家口075000

为解决建筑垃圾再生粗骨料混凝土(RAC)力学性能及抗冻耐久性差问题,将氧化石墨烯(GO)及石墨烯(G)双掺作为纳米改性剂,研究不同比例GO与G双掺对RAC工作性、力学性能、抗冻耐久性及微观结构的影响。结果表明:与未掺改性剂的RAC相比,双掺0.... 详细信息

为解决建筑垃圾再生粗骨料混凝土(RAC)力学性能及抗冻耐久性差问题,将氧化石墨烯(GO)及石墨烯(G)双掺作为纳米改性剂,研究不同比例GO与G双掺对RAC工作性、力学性能、抗冻耐久性及微观结构的影响。结果表明:与未掺改性剂的RAC相比,双掺0.03%G和0.06%GO(以水泥的质量百分比计算)对RAC力学性能改善效果最显著,其7 d抗压及劈裂抗拉强度分别提高了29.14%、30.60%;双掺0.03%G和0.06%GO还能够有效降低RAC冻融循环后的质量损失率及强度损失率,从而改善RAC抗冻耐久性。微观结构分析表明双掺0.03%G与0.06%GO可以改善水化产物规整度,明显减少RAC的累计孔体积,增加RAC结构密实性。因此,GO与G双掺在改善RAC性能方面具有协同效应。

关键词：氧化石墨烯石墨烯再生粗骨料混凝土力学性能冻融作用微观结构

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基于混合物法则根土复合体本构模型的研究

计算力学学报 2024年第2期41卷 396-402页

作者：蒋希雁王万梅刘杰刘嘉璐张喆阮梦柯河北建筑工程学院土木工程学院张家口075000 河北省土木工程诊断改造与抗灾重点实验室张家口075000 河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心张家口075000

为探究根土复合体的应力-应变关系,将其视为两相体,根系采用线弹性模型,土体采用邓肯-张模型,并考虑根系与土体之间的相对滑移关系,基于混合物法则建立根土复合体本构模型。通过素土与不同含根量的根土复合体三轴压缩试验,得到其应力-... 详细信息

为探究根土复合体的应力-应变关系,将其视为两相体,根系采用线弹性模型,土体采用邓肯-张模型,并考虑根系与土体之间的相对滑移关系,基于混合物法则建立根土复合体本构模型。通过素土与不同含根量的根土复合体三轴压缩试验,得到其应力-应变关系,通过单根拉伸试验得到根系的弹性模量。结果发现,(1)根土复合体的极限主应力差随含根量的增加先增加后减小,含根量0.3%为最优含根量。(2)单根的直径与抗拉力、抗拉强度符合幂函数关系,与弹性模量符合多项式关系。(3)通过反分析的方法,建立滑移关系,得到模型计算值的应力-应变关系,发现模型计算值与试验值的拟合度(R^(2))为0.96。该研究为根土复合体本构模型的建立提供新思路,并为根土复合体的数值分析提供参数。

关键词：根土复合体本构模型邓肯-张模型线弹性模型

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骨料含量和试件尺寸对混凝土单轴受压细观性能影响

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力学季刊 2024年第3期 867-876页

作者：翁维素周胜乔春蕾刘仲洋河北建筑工程学院河北省土木工程诊断改造与抗灾重点实验室河北工业大学土木与交通学院

为了研究粗骨料含量对混凝土单轴受压性能及尺寸效应的影响，通过编写Python脚本在Abaqus中建立二维混凝土随机骨料模型．该模型涵盖了骨料、砂浆和界面过渡区三相混凝土细观结构，使得模型更加接近真实混凝土结构；通过设置骨料含量和... 详细信息

为了研究粗骨料含量对混凝土单轴受压性能及尺寸效应的影响，通过编写Python脚本在Abaqus中建立二维混凝土随机骨料模型．该模型涵盖了骨料、砂浆和界面过渡区三相混凝土细观结构，使得模型更加接近真实混凝土结构；通过设置骨料含量和模型尺寸这两个变量，研究了其对模型力学性能的影响．研究结果表明，在同一试件尺寸下，随着骨料含量的增加，混凝土损伤破坏渐趋严重，弹性模量略有增大，抗压强度呈下降趋势；相同骨料含量下混凝土的尺寸效应明显，随着试件尺寸的增加，细观非均质性增强，导致混凝土抗压强度降低，损伤破坏现象更趋明显．分析尺寸效应对模型的影响规律，为实际情况下缩尺模型的性能预测提供参考．

关键词：二维细观骨料模型破坏模式单轴抗压强度骨料含量尺寸效应

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细粒含量对冻土-桩界面剪切特性影响研究

力学季刊 2024年第3期 842-854页

作者：胡峻晖崔宏环王跃庚李续靖河北建筑工程学院土木工程学院河北省土木工程诊断改造与抗灾重点实验室河北省装配式建筑与地下工程技术创新中心

针对华北北部地区桩土界面的稳定性开展研究，采用往复直剪仪，在不同法向压力下进行常规直剪试验和往复直剪试验，重点探究了在负温条件下6种细粒含量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)对冻土-混凝土界面冻结强度和剪切刚度的影响规律．... 详细信息

针对华北北部地区桩土界面的稳定性开展研究，采用往复直剪仪，在不同法向压力下进行常规直剪试验和往复直剪试验，重点探究了在负温条件下6种细粒含量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)对冻土-混凝土界面冻结强度和剪切刚度的影响规律．结果表明：随着细粒含量的增大，常规直剪条件下界面的峰值强度变大，冰胶结强度占比随之提高，且割线模量也不断变大；在往复剪切作用下，界面剪切刚度随剪切循环次数的增加不断衰减，30%细粒含量时界面的剪切刚度衰减幅度最大；虽然细粒的加入会增大界面的剪切刚度，提高界面抵抗变形的能力，但在往复剪切作用下细粒会使界面剪切刚度衰减幅度变大，不利于结构的稳定性．通过层次分析法得出往复剪切次数、细粒含量、环境负温对界面剪切刚度的影响权重分别为58.52%、25.40%、16.08%；该分析结果可为相关工程实践提供参考依据．

关键词：冻土-结构接触面往复剪切剪切刚度细粒含量层次分析法

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棕榈纤维加筋土抗剪强度特性及机理研究

力学季刊 2024年第1期45卷 274-285页

作者：蒋希雁刘嘉璐李明洋董长震姚辉城黄日明河北建筑工程学院土木工程学院河北张家口075000 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075031 河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心河北张家口075031

为改善客土喷播后边坡浅层土体强度较低的问题,对棕榈纤维加筋土开展不固结不排水(Unconsolidated Undrained, UU)三轴试验,研究棕榈纤维加筋土在纤维掺量为0.35%、0.55%、0.75%、0.95%,纤维长度为5 mm、10 mm、20 mm、30 mm下不同加筋... 详细信息

为改善客土喷播后边坡浅层土体强度较低的问题,对棕榈纤维加筋土开展不固结不排水(Unconsolidated Undrained, UU)三轴试验,研究棕榈纤维加筋土在纤维掺量为0.35%、0.55%、0.75%、0.95%,纤维长度为5 mm、10 mm、20 mm、30 mm下不同加筋条件组合对土体抗剪强度特性的影响及其加筋机理.试验结果表明:在粉质黏土中掺入棕榈纤维可以显著提高土体的强度和抗变形能力.极限主应力差在纤维掺量为0.75%、纤维长度为20 mm时达到峰值,较素土提高172.9%;纤维掺量和长度等因素对黏聚力提升显著,较素土提升149.6%.对内摩擦角影响较小,在3°以内变化;对棕榈纤维进行SEM扫描电镜下观察后发现,棕榈纤维表面的沟槽可以增大纤维与土颗粒间的界面摩擦力和咬合作用,从而可以改善土体抗剪强度指标.

关键词：纤维加筋土抗剪强度三轴试验应力-应变曲线

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地基中混凝土排桩主动隔振研究

地震工程与工程振动 2024年第3期44卷 164-173页

作者：刘晶磊陈岩陈丰泽李秀欣梅名彰尹姜鳗河北建筑工程学院河北张家口075000 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的... 详细信息

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的有限元模型,分析在列车荷载作用下排桩的各参数变化对隔振效果的具体影响规律。研究结果表明:桩长参数对隔振效果影响较为明显,随着参数增大,隔振效果越理想,当桩长参数为10.5以后,继续增加比值,隔振效果提升不显著;随着桩间距参数越大,隔振效果越不理想,较小的桩间距可获得理想的隔振效果;埋深参数对隔振效果影响显著,参数越大,隔振效果越不理想,当参数为3.5时,隔振效果已很不理想,较浅埋深能获得较理想的隔振效果。

关键词：混凝土排桩主动隔振有限元列车荷载