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广西大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 475-489页

作者：卢海勇胡翔毛宇光苏捷杜运兴刘翼玮李晃史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色先进土木工程材料国际联合实验室湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410082

为了研究不同强度等级的矿渣基地聚物混凝土柱的抗震性能,设计了3个普通混凝土悬臂柱试件和3个矿渣基地聚物混凝土悬臂柱试件,通过低周反复荷载试验,对地聚物混凝土柱的破坏模式、裂缝发展、滞回性能、位移延性、耗能性能、刚度与强度... 详细信息

为了研究不同强度等级的矿渣基地聚物混凝土柱的抗震性能,设计了3个普通混凝土悬臂柱试件和3个矿渣基地聚物混凝土悬臂柱试件,通过低周反复荷载试验,对地聚物混凝土柱的破坏模式、裂缝发展、滞回性能、位移延性、耗能性能、刚度与强度退化和承载力等进行了评估,分析了混凝土种类、混凝土强度对试件抗震性能的影响。结果表明,在低周反复荷载作用下,与普通混凝土试件相比,矿渣基地聚物混凝土柱的抗震性能并未明显改善;提高地聚物混凝土强度会改变地聚物混凝土柱的破坏模式,从而对部分抗震性能(延性、耗能能力)产生不利的影响;验证表明《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中受弯承载力计算公式对于地聚物混凝土构件的计算结果偏小,拓展到工程应用中偏安全。

关键词：结构抗震性能结构抗震设计地聚物混凝土柱钢筋混凝土柱低周反复荷载试验

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混凝土劈裂拉伸测试方法及性能研究进展

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材料导报 2021年第1期35卷 1131-1140页

作者：黄勇史才军欧阳雪张超慧史金华吴泽媚湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室

混凝土作为最常见的土木工程材料,其抗拉性能对工程结构的受力性能和抗裂能力具有重要影响。相较于单轴拉伸试验和弯曲拉伸试验,劈裂拉伸试验作为一种抗拉强度间接测试方法,因其测试方法简单、便于使用,且测试结果与单轴拉伸强度更为接... 详细信息

混凝土作为最常见的土木工程材料,其抗拉性能对工程结构的受力性能和抗裂能力具有重要影响。相较于单轴拉伸试验和弯曲拉伸试验,劈裂拉伸试验作为一种抗拉强度间接测试方法,因其测试方法简单、便于使用,且测试结果与单轴拉伸强度更为接近,而广泛用于混凝土抗拉强度测试中,受到国内外学者的极大关注。由于混凝土材料种类较多,本文主要针对普通混凝土(Ordinary Portland concrete, OPC)、纤维增强混凝土(Fiber reinforced concrete, FRC)、高强混凝土(High strength concrete, HSC)、活性粉末混凝土(Reactive powder concrete, RPC)和超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)等混凝土材料进行研究。针对混凝土劈裂拉伸性能的研究方法,本文从实验方法和数值模拟两个角度综述了其研究进展。此外,探讨了加载带宽度、试件尺寸、加载速率、缺口模式等因素对混凝土劈裂拉伸性能测试方法的影响,发现劈裂拉伸试验具有明显的尺寸效应并且加载带宽度和加载速率对劈裂拉伸强度有所影响;分别论述了不同缺口模式的实验原理和方法并对比了各缺口模式的适用情况。最后,进一步探讨了劈裂拉伸性能与抗拉、抗压力学性能的相互关系,并提出一定的适用范围,为今后混凝土的劈裂拉伸性能的研究应用提供科学指导。

关键词：劈裂拉伸测试混凝土拉伸力学性能带缺口劈拉强度

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超高性能混凝土受压弹性模量研究进展

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材料导报 2021年第3期35卷 3067-3075页

作者：史金华史才军欧阳雪刘剑辉黄勇吴泽媚湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室

弹性模量是衡量混凝土构件刚度和工程中结构设计的重要参数,高弹性模量有利于提高构件抗变形能力。超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)作为一种具有高强度、高韧性和优异耐久性的新型复合材料,其弹性模量为40～60 G... 详细信息

弹性模量是衡量混凝土构件刚度和工程中结构设计的重要参数,高弹性模量有利于提高构件抗变形能力。超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)作为一种具有高强度、高韧性和优异耐久性的新型复合材料,其弹性模量为40～60 GPa,远大于普通混凝土,深入理解UHPC的高弹性模量有利于UHPC在工程中的运用。目前UHPC弹性模量可通过以下几种方式获取:轴向受压变形测试;在纳米压痕测试微观弹性性能的基础上采用多尺度模型以及均匀化理论进行弹性模量的计算;建立抗压强度、动弹性模量与静弹性模量的关系对弹性模量进行计算,但这几种方式的准确性以及相互之间的差异性无法正确评估。此外,由于UHPC原材料、配比和养护的多样化,其水化产物和微观结构较为复杂,这会进一步影响UHPC的宏观弹性模量。针对UHPC的弹性模量,本文从测试方法、影响因素以及抗压强度和弹性模量的关系等方面进行了综述。最后结合已有文献,进一步探讨了弹性模量和抗压强度的关系,针对不同强度范围提出了弹性模量和抗压强度关系的表达式,这能为今后UHPC在实际工程中的应用提供科学指导。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 弹性模量材料组成养护制度抗压强度

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地聚物混凝土梁柱节点抗震性能研究进展

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地震工程与工程振动 2022年第5期42卷 39-52页

作者：毛宇光刘钰中苏捷杜运兴胡翔史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

与普通硅酸盐混凝土中间层梁柱边节点相比,地聚物边节点在破坏形态和裂缝发展、开裂荷载和极限荷载、荷载-变形滞回曲线等方面表现类似。但是在强度降低与刚度退化方面,地聚物边节点表现出更明显的趋势。基于现有研究,2类混凝土边节点... 详细信息

与普通硅酸盐混凝土中间层梁柱边节点相比,地聚物边节点在破坏形态和裂缝发展、开裂荷载和极限荷载、荷载-变形滞回曲线等方面表现类似。但是在强度降低与刚度退化方面,地聚物边节点表现出更明显的趋势。基于现有研究,2类混凝土边节点的延性和耗能能力等抗震性能的优劣无法得出定论。掺入钢纤维可以改善地聚物梁柱边节点的力学性能和抗震性能。现有混凝土结构设计规范可以用于地聚物混凝土一般层边节点的设计。文中综述了目前地聚物混凝土梁柱节点抗震性能的研究进展,对地聚物混凝土和普通混凝土梁柱边节点抗震性能的优劣异同进行了分析与讨论,并从材料层面对2类混凝土边节点的性能差异进行了解释,为地聚物混凝土梁柱节点以后的研究指明了方向。

关键词：地聚物混凝土梁柱节点边节点抗震性能

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玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆的耐久性研究

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材料导报 2021年第16期35卷 16058-16064页

作者：彭卓朱德举史才军郭帅成李宁湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

玄武岩织物可以增强碱激发胶凝材料的力学性能和体积稳定性,但目前关于其长期性能和耐久性的研究相对较少。基于加速老化试验、三点弯曲试验以及扫描电镜(SEM)比较了有无环氧涂层的玄武岩织物在碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆试件中的耐久性... 详细信息

玄武岩织物可以增强碱激发胶凝材料的力学性能和体积稳定性,但目前关于其长期性能和耐久性的研究相对较少。基于加速老化试验、三点弯曲试验以及扫描电镜(SEM)比较了有无环氧涂层的玄武岩织物在碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆试件中的耐久性,并与硅酸盐水泥砂浆试件的测试结果进行了对比。结果表明:相较于硅酸盐水泥砂浆试件,织物增强碱激发水泥砂浆试件经加速老化后性能劣化更为显著,老化24 d后碱激发水泥砂浆试件和硅酸盐水泥砂浆试件的强度保留率分别为68.94%和81.69%。环氧涂层能提高试件的弯曲强度,并且延缓老化初期弯曲强度的下降速率,但延缓效果随龄期延长逐渐削弱,至18 d已基本失效。相对于抗弯强度,老化腐蚀对极限弯曲应变的降低作用更为明显。硅酸盐水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多为局部点蚀,而碱激发水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多呈整体麻面。环氧涂层能有效延缓玄武岩织物在碱激发胶凝材料中的性能劣化,但在加速老化过程中会逐渐降解导致失效,因此需要研究更为有效的表面处理方式以提升其耐久性。

关键词：玄武岩织物增强碱激发弯曲性能耐久性表面涂层

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沥青路面结构层间加筋性能试验研究

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铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 600-610页

作者：黄立葵冯晓东夏爱辉姜正晖黄冰湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 马克菲尔(长沙)新型支档科技开发有限公司湖南长沙410600 浙江数智交院科技股份有限公司浙江杭州310012

为了研究钢丝加筋网在沥青路面结构层间的力学性能,探讨钢丝加筋网的行为机理,选择3种不同规格的钢丝加筋网、玻纤格栅和自粘式应力布共5种材料,通过车辙试验和层间剪切试验,研究不同加筋材料路面结构组合试件的抗车辙性能和层间抗剪切... 详细信息

为了研究钢丝加筋网在沥青路面结构层间的力学性能,探讨钢丝加筋网的行为机理,选择3种不同规格的钢丝加筋网、玻纤格栅和自粘式应力布共5种材料,通过车辙试验和层间剪切试验,研究不同加筋材料路面结构组合试件的抗车辙性能和层间抗剪切性能。通过3种规格钢丝网试件的拉拔试验,研究钢丝网在路面结构层间的锚固性能。研究结果表明:钢丝加筋网、玻纤格栅、自粘式应力布对于提高结构抗车辙能力都有积极的影响,钢丝加筋网因其“平面限制效应”,与集料有更强的嵌锁作用,抗车辙能力有显著改善;钢丝网与集料间的嵌锁导致钢丝网具有良好的“被动抗剪”作用,能改善结构层间抗剪能力,自黏式应力布和玻纤格栅因层间接触面的隔离作用,对界面抗剪强度有不利影响;Ω型加强钢丝的抗拉拔能力和锚固稳定性比直丝型钢丝大大提高,增大加强钢丝直径也能提升Ω型钢丝网的层间锚固性能;因Ω型钢丝网受力变形后,提高了钢丝与层间材料之间的摩阻力和Ω型驼峰的“端部承压”作用,Ω型驼峰能显著提高钢丝网在路面结构层间的锚固性能。

关键词：沥青路面钢丝加筋网抗车辙性能抗剪切性能锚固性能

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超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应

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硅酸盐学报 2021年第2期49卷 305-311页

作者：苏捷刘伟史才军方志湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学土木工程学院长沙410082

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋... 详细信息

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋于明显,R160级UHPC基体抗压强度尺寸效应度约为R120级UHPC基体的1.72倍。钢纤维掺量对UHPC抗压强度尺寸效应有较大影响,掺入3%钢纤维UHPC立方体试件抗压强度尺寸效应度比未掺加钢纤维的试件提高了46%。提出了UHPC立方体抗压强度尺寸换算系数建议值,建立了UHPC抗压强度尺寸效应律中参数的计算公式,可用于UHPC立方体抗压强度的分析计算。

关键词：超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应钢纤维

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钢纤维再生混凝土抗折强度尺寸效应试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第7期48卷 160-167页

作者：苏捷秦红杰史才军方志绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

通过5组再生骨料取代率和4组钢纤维体积掺量小梁试件的四点弯曲试验,研究了再生骨料取代率和钢纤维掺量对再生混凝土抗折强度及尺寸效应的影响.结果表明:各规格小梁试件的抗折强度均存在尺寸效应,随再生骨料取代率的增加,再生混凝土抗... 详细信息

通过5组再生骨料取代率和4组钢纤维体积掺量小梁试件的四点弯曲试验,研究了再生骨料取代率和钢纤维掺量对再生混凝土抗折强度及尺寸效应的影响.结果表明:各规格小梁试件的抗折强度均存在尺寸效应,随再生骨料取代率的增加,再生混凝土抗折强度尺寸效应呈先增大后降低的规律,取代率为75%小梁试件抗折强度尺寸效应约分别为取代率为0和100%试件的1.32倍和1.09倍.钢纤维掺量对再生混凝土抗折强度尺寸效应有一定影响,当掺量为0~0.75%时,钢纤维掺量越大,尺寸效应越明显,钢纤维掺量分别为0、0.25%和0.50%时,试件抗折强度尺寸效应约分别为钢纤维掺量0.75%试件的77%、85%和94%.钢纤维掺量较大时,钢纤维掺量对尺寸效应的影响较弱,钢纤维掺量为0.75%试件抗折强度尺寸效应度约为1.00%掺量试件的99%.提出了再生混凝土抗折强度尺寸效应律计算公式,可用于再生混凝土抗折强度的分析计算.

关键词：再生骨料混凝土抗折强度尺寸效应钢纤维取代率

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高温后玄武岩和玻璃纤维增强复合材料筋的力学性能

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第7期48卷 151-159页

作者：朱德举徐旭锋郭帅成沈琰湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

采用MTS万能试验机对不同温度处理后的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的拉伸和剪切性能进行测试,研究了高温对BFRP筋和GFRP筋力学性能和破坏模式的影响.利用Weibull模型对不同温度处理后BFRP筋和GFRP筋... 详细信息

采用MTS万能试验机对不同温度处理后的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的拉伸和剪切性能进行测试,研究了高温对BFRP筋和GFRP筋力学性能和破坏模式的影响.利用Weibull模型对不同温度处理后BFRP筋和GFRP筋的拉伸强度进行统计分析,采用热重分析仪定量化阐明BFRP筋和GFRP筋的热分解机制.结果表明:高温会导致BFRP筋和GFRP筋发生明显的颜色和形貌变化;BFRP筋和GFRP筋的拉伸强度、极限应变、韧性和剪切强度均随着温度的升高而呈先上升后下降的趋势,而弹性模量变化不明显.与相同温度处理后的GFRP筋相比,BFRP筋的拉伸性能较差,剪切性能较好;BFRP筋和GFRP筋的热分解特性解释了其高温后力学性能的退化机理.

关键词： FRP筋高温力学性能热重分析

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高韧性水泥基复合材料拉伸和弯曲性能的相关性

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土木工程学报 2021年第7期54卷 54-61,132页

作者：李安令郭帅成朱德举湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082

高韧性水泥基复合(HTCC)材料的拉伸应力-应变关系能够反映其力学性能,而简单的线性模型无法不能准确地分析其力学性能。为更准确地分析HTCC材料的力学性能,提出可以体现其应变硬化和软化行为的四线型拉伸本构。基于该本构模型,推导出矩... 详细信息

高韧性水泥基复合(HTCC)材料的拉伸应力-应变关系能够反映其力学性能,而简单的线性模型无法不能准确地分析其力学性能。为更准确地分析HTCC材料的力学性能,提出可以体现其应变硬化和软化行为的四线型拉伸本构。基于该本构模型,推导出矩形截面构件的弯矩-曲率响应的理论解。利用弯矩面积法计算出三点弯曲和四点弯曲试验构件的跨中挠度,得到HTCC材料拉伸和弯曲性能之间的关系。利用该模型对HTCC材料的弯曲性能进行模拟,并对比文献中的数据验证该模型的准确性。通过参数分析,研究HTCC材料拉伸本构参数的变化对其弯曲性能的影响。该模型能够准确预测HTCC材料的拉伸本构参数或弯曲力学性能,为HTCC材料在矩形截面构件设计中的应用提供技术支撑。

关键词：水泥基复合材料拉伸模型弯曲性能弯矩-曲率响应应力-应变响应

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