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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

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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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

BFRP加固对冻融损伤混凝土短柱承载能力的影响

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复合材料科学与工程 2024年第2期 89-95,101页

作者：李志强张宏家孙玉洁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、改造与抗灾重点试验室张家口075000 河北省高校绿色建材与建筑改造应用技术研发中心张家口075000

为减少冻融循环对混凝土力学性能的影响,经济高效地延长严寒地区冻融损坏混凝土结构的使用寿命,通过三种BFRP布包裹层数(0,2,3层)约束经历四种冻融循环次数(0,25,50,75次)素混凝土短柱试验,系统研究BFRP布加固层数对不同冻融损伤混凝土... 详细信息

为减少冻融循环对混凝土力学性能的影响,经济高效地延长严寒地区冻融损坏混凝土结构的使用寿命,通过三种BFRP布包裹层数(0,2,3层)约束经历四种冻融循环次数(0,25,50,75次)素混凝土短柱试验,系统研究BFRP布加固层数对不同冻融损伤混凝土柱承载能力影响。结果表明:在经历冻融循环后,混凝土柱极限承载力大幅降低,极限位移略有提高;3层加固使0,25,50,75次冻融循环混凝土柱的极限承载力提升20%、16%、22%、37%,还使极限位移大幅增加;由试验现象和数据分析发现,应于端部施加额外加固,以获取更好的加固效果;采用ABAQUS并选取合适材料本构模型,参照试验建立12种有限元模型,模拟结果同试验结果吻合较好;考虑FRP约束棱柱体有效约束面积划分后,代入BFRP约束混凝土柱极限应力公式和冻融损坏混凝土单轴受压应力本构关系,建立了适用BFRP约束冻融损伤混凝土短柱极限承载力公式。

关键词：冻融循环 BFRP加固力学性能复合材料

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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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低强度再生混凝土微观形态与力学性能的相关性研究

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水电能源科学 2024年第4期42卷 111-114页

作者：张玉栋张富钧谢龙高玉增王一晓王少雷河北建筑工程学院河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点试验室河北张家口075000 中原科技学院土木建筑学院河南郑州450000

建筑垃圾来源复杂,为提高再生混凝土的资源利用,并满足基本工程应用要求,在仅考虑再生骨料密度、吸水和含水率、压碎指标的条件下,采用再生粗骨料混凝土配合比设计法配置低强度再生混凝土,结合切片法和SEM扫描电镜对再生混凝土的孔隙结... 详细信息

建筑垃圾来源复杂,为提高再生混凝土的资源利用,并满足基本工程应用要求,在仅考虑再生骨料密度、吸水和含水率、压碎指标的条件下,采用再生粗骨料混凝土配合比设计法配置低强度再生混凝土,结合切片法和SEM扫描电镜对再生混凝土的孔隙结构变化与微观形貌进行观察,分析水胶比、减水剂、粉煤灰对低强度再生混凝土内部结构的影响,发现当水胶比降低时,再生混凝土内部结构的密实度提升,絮状C-S-H之间更为密实,多害孔的比例降低,抗压和劈裂强度提高;当减水剂掺量提升时,钙钒石(AFt)的含量增加,内部结构更为致密;粉煤灰对再生混凝土的抗压和劈裂强度呈负面影响,降低C-S-H与再生骨料之间的粘结性,内部孔隙率变大,坍落度升高,可降低经济成本。

关键词：低强度再生粗骨料配合比设计切片法 SEM 孔隙率

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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

轨道交通下层状地基中混凝土排桩隔振效果研究

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噪声与振动控制 2024年第2期44卷 242-248,287页

作者：刘晶磊陈丰泽胡子良曹晋源杨烁河北建筑工程学院土木工程学院河北张家口075000 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 河北建筑工程学院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075000

为了研究在轨道交通荷载作用下混凝土排桩的隔振效果,特建立“车轮-轨道-地基”耦合模型,通过轨道竖向不平顺功率谱建立不平顺轨道并模拟列车在其表面行驶过程,根据控制变量法研究在混凝土排桩几何参数变化的情况下对混凝土排桩隔振效... 详细信息

为了研究在轨道交通荷载作用下混凝土排桩的隔振效果,特建立“车轮-轨道-地基”耦合模型,通过轨道竖向不平顺功率谱建立不平顺轨道并模拟列车在其表面行驶过程,根据控制变量法研究在混凝土排桩几何参数变化的情况下对混凝土排桩隔振效果的影响,通过本文的研究结果表明:混凝土排桩具有一定的隔振效果,随着各个参数的变化其隔振效果也会发生改变;桩长的增加,地基表面和地基深处隔振效果增强;随着埋置深度和桩间距的增加,混凝土排桩的隔振效果均下降,布置混凝土排桩埋深越浅隔振效果越好,布置混凝土排桩越紧密隔振效果越好。在土层的分界面上会出现振动加强的效果,在实际施工中应注意土体分层面带来的影响。

关键词：振动与波轨道交通耦合模型不平顺轨道混凝土排桩隔振效果