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高钛重矿渣混凝土破坏机理及数值模拟

王浩 李小伟 王军

王浩, 李小伟, 王军. 高钛重矿渣混凝土破坏机理及数值模拟[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(1): 105-112. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.016
引用本文: 王浩, 李小伟, 王军. 高钛重矿渣混凝土破坏机理及数值模拟[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(1): 105-112. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.016
Wang Hao, Li Xiaowei, Wang Jun. Failure mechanism and numerical simulation of High titanium heavy slag concrete[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(1): 105-112. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.016
Citation: Wang Hao, Li Xiaowei, Wang Jun. Failure mechanism and numerical simulation of High titanium heavy slag concrete[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(1): 105-112. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.016

高钛重矿渣混凝土破坏机理及数值模拟

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.016
基金项目: 四川省高等学校重点实验室项目(SC_FQWLY201305工业固态废弃物土木工程综合开发利用),四川省教育厅项目(16ZB0475)
详细信息
    作者简介:

    王浩(1993—),男,四川南充人,硕士研究生,主要从事工业固态废弃物在建筑材料中的综合开发利用研究,E-mail:1172720394@qq.com

    通讯作者:

    李小伟(1975—),男,博士,教授,主要从事混凝土结构、木结构和工程抗震研究,E-mail:lilixxxwww@126.com

  • 中图分类号: X756,TU37

Failure mechanism and numerical simulation of High titanium heavy slag concrete

  • 摘要: 进行了高钛重矿渣混凝土和普通混凝土配合比试验设计,分别制作了4组混凝土立方体试块和棱柱体试块并进行强度测试,通过PFC离散元软件标定了高钛重矿渣混凝土与普通混凝土试件的细观力学参数,模拟了高钛重矿渣混凝土和普通混凝土棱柱体试件受压破坏,分析了高钛重矿渣混凝土棱柱体试件破坏现象和破坏机理。研究结果表明,高钛重矿渣骨料内部的孔洞会削弱骨料的强度;高钛重矿渣骨料的粗糙表面会提高界面过渡区的粘结强度;高钛重矿渣混凝土破坏形态与普通混凝土破坏形态不一致,高钛重矿渣混凝土破坏时形成的破坏面会穿越骨料与硬化砂浆,而普通混凝土破坏时形成的破坏面会沿着界面过渡区穿越硬化砂浆。
  • 图  1  高钛重矿渣混凝土棱柱体受压破坏

    Figure  1.  Compressive failure for prism specimen of HTHS concrete

    图  2  普通混凝土棱柱体受压破坏

    Figure  2.  Compressive failure for prism specimen of normal concrete

    图  3  混凝土切片

    Figure  3.  Slices of concrete

    图  4  混凝土的数值模型与切片对比

    Figure  4.  Comparison between numerical model and slice of concrete

    图  5  接触模型

    Figure  5.  Contact model

    图  6  混凝土立方体试件抗压应力应变曲线对比

    Figure  6.  Compressive stress-strain curves of concrete cubic specimen

    图  7  实际破坏与模拟破坏对比

    Figure  7.  Comparison between actual and simulated failure

    图  8  试件数值模型

    Figure  8.  Numerical model of specimens

    图  9  应力应变曲线

    Figure  9.  Curves of stress vs strain

    图  10  试件破坏模式

    Figure  10.  Failure mode of specimens

    图  11  试件z-1-1裂纹发展

    Figure  11.  Crack development of specimen z-1-1

    图  12  试件z-2-1裂纹发展

    Figure  12.  Crack development of specimen z-2-1

    图  13  试件z-1-1与s-1-1应力应变曲线

    Figure  13.  Stress-strain curves of specimens z-1-1 and s-1-1

    图  14  试件s-1-1破坏

    Figure  14.  Failure of specimen s-1-1

    图  15  试件s-1-1裂纹发展

    Figure  15.  Crack development of specimen s-1-1

    表  1  试验基准配合比

    Table  1.   Experimental benchmark of mix proportion

    标号水胶比水泥/kg水/kg渣石/kg渣砂/kg碎石/kg
    C35 z0.56480267.8955.1913.7
    C35 s0.52480251.3913.7947
    注:C35 z的粗骨料为高钛重矿渣,C35 s的粗骨料为石灰石。
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    表  2  强度对比

    Table  2.   Strength comparison

    试件编号立方体抗压强度/MPa棱柱体抗压强度/MPa
    z-141.5635.95
    z-239.5734.46
    s-136.8929.54
    s-236.2129.27
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    表  3  高钛重矿渣混凝土细观参数

    Table  3.   Meso-structure parameters of HTHS concrete

    颗粒弹性刚度
    模量/GPa
    抗拉强度/
    MPa
    粘聚力/
    MPa
    刚度比
    水泥浆149191.0
    高钛重矿渣骨料12615.51.0
    界面过渡区106131.0
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    表  4  普通石灰石混凝土细观参数

    Table  4.   Meso-structure parameters of normal limestone concrete

    颗粒弹性刚度
    模量/GPa
    抗拉强度/
    MPa
    粘聚力/
    MPa
    刚度比
    水泥浆149191.0
    普通石灰石骨料1213.5351.0
    界面过渡区104101.0
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  • [1] Jiang Jiafen. Application overview of granulated blast furnace slag in cement concrete[J]. China Concrete and Cement Products, 2002,(3):3−6. (蒋家奋. 矿渣微粉在水泥混凝土中应用的概述[J]. 混凝土与水泥制品, 2002,(3):3−6. doi: 10.3969/j.issn.1000-4637.2002.03.001
    [2] 余颂国. 攀钢西渣场开发利用可行性研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2002.

    Yu Songguo. Feasibility study on development and utilization of the west residue field of Panzhihua steel[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2002.
    [3] 孙金坤. 全高钛重矿渣混凝土应用基础研究[D]. 重庆:重庆大学, 2006.

    Sun Jinkun. Fundamental research on application of complex high titanium heavy slag concrete[D]. Chongqing:Chongqing University, 2006.
    [4] 肖斐. 钛渣混凝土性能的研究[D]. 重庆:重庆大学, 2004.

    Xiao Fei. Performance research of tianium slag concrete[D]. Chongqing :Chongqing University, 2004.
    [5] Wu Zhongwei. Green high performance concrete—concrete development direction[J]. China Concrete and Cement Products, 1998,(1):3−6. (吴中伟. 绿色高性能混凝土—混凝土的发展方向[J]. 混凝土与水泥制品, 1998,(1):3−6.
    [6] Andreas Leemann, Roman Loser, Beat Münch. Influence of cement type on ITZ porosity and chloride resistance of self-compacting concrete[J]. Cement and Concrete Composites, 2009, 32(2):6.
    [7] Mehta P Kumar , Monteiro Paulo J M. Concrete: microstructure, properties and materials[M]. ACI: 2006.
    [8] Xu Chunsheng, Lou Yuantao, Deng Min, et al. Mechanical properties and autogenous volume deform ation of high titanium heavy slag concretes[J]. Concrete, 2015,(1):111−114. (徐春生, 娄元涛, 邓敏, 等. 高钛重矿渣混凝土的力学性能与自生体积变形[J]. 混凝土, 2015,(1):111−114. doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2015.01.028
    [9] Zhou Xu, Li Jianglong, Luo Chongli. A resarch on high-Ti blast furnace slag crushed stone applied for concrete aggregate[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2001,(4):43−46,68. (周旭, 李江龙, 罗崇理. 高钛高炉渣碎石用做砼骨料的研究[J]. 钢铁钒钛, 2001,(4):43−46,68. doi: 10.3969/j.issn.1004-7638.2001.04.008
    [10] 王军, 王浩, 蒋中友, 等. 高钛高炉渣透水混凝土单轴压缩破坏试验及数值模拟[J]. 钢铁钒钛, 2020, 41(1): 82-87.

    Wang Jun, Wang Hao, Jiang Zhongyou, et al. Uniaxial compression failure test and numerical simulation of high titanium blast furnace slag pervious concrete[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2020, 41(1): 82-87.
    [11] Li Haoyang, Yao Qiang, Hua Tianbo, et al. PFC3D-based study on strength and damage model of no-fines concerte[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2019,36(6):127−132,138. (栗浩洋, 姚强, 华天波, 等. 基于PFC3D的无砂混凝土强度及损伤模式[J]. 长江科学院院报, 2019,36(6):127−132,138.
    [12] Su Hui, Tang Yang, Nie Hanjiang. The analysic of the macro failure for ecological concrete based on PFC2D different mesoscopic parameters[J]. Science Technology and Engineering, 2014,14(28):118−124. (宿辉, 唐阳, 聂汉江. 基于PFC2D不同细观参数对生态混凝土宏观破坏分析[J]. 科学技术与工程, 2014,14(28):118−124. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2014.28.023
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-31
  • 网络出版日期:  2022-04-24
  • 刊出日期:  2022-02-28

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