基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响

doi:10.11988/ckyyb.20221336

长江科学院院报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (3): 134-141.DOI: 10.11988/ckyyb.20221336

基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响

李永靖^1,2,3, 程耀辉¹, 文成章¹, 胡硕¹, 尚昀郅¹, 宋洋⁴

1.辽宁工程技术大学土木工程学院, 辽宁阜新 123000;
2.辽宁工程技术大学辽宁省煤矸石资源化利用及节能建材重点实验室, 辽宁阜新 123000;
3.山东商务职业学院建筑工程学院, 山东烟台 264670;
4.辽宁工程技术大学建筑与交通学院, 辽宁阜新 123000

收稿日期:2022-10-10 修回日期:2022-12-25 出版日期:2024-03-01 发布日期:2024-03-05
通讯作者: 程耀辉(1997-),女,辽宁凤城人,硕士,主要从事煤矸石混凝土力学特性及耐久性研究。E-mail:cyhddfc@126.com
作者简介:李永靖(1976-),男,山东烟台人,教授,博士,主要从事土木工程新材料研究。E-mail:lyjsdyt@126.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51974146, 52174078)

Revealing the Impact of Coal Gangue on Fracture Damage Characteristics of Concrete Based on Weibull Distribution

LI Yong-jing^1,2,3, CHENG Yao-hui¹, WEN Cheng-zhang¹, HU Shuo¹, SHANG Yun-zhi¹, SONG Yang⁴

1. College of Civil Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;
2. Liaoning ProvincialKey Laboratory of Coal Gangue Resource Utilization and Energy-saving Building Materials, Liaoning Technical University,Fuxin 123000, China;
3. College of Civil Engineering and Architectural,Shandong Business Institute, Yantai 264670, China;
4. College of Architecture and Communications, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China

Received:2022-10-10 Revised:2022-12-25 Online:2024-03-01 Published:2024-03-05

摘要/Abstract

摘要： 为探索煤矸石质量取代率、粉煤灰质量取代率、水灰比对I型裂缝煤矸石混凝土荷载-裂缝张开位移、荷载-跨中挠度曲线、断裂韧性、断裂能的影响规律,对I型裂缝煤矸石混凝土进行三点弯曲试验,将所得结果结合损伤力学及Weibull分布函数建立煤矸石混凝土的断裂损伤本构模型。结果表明:煤矸石质量取代率对预制I型裂缝的煤矸石混凝土断裂性能影响最大,粉煤灰质量取代率对其断裂韧度影响较大,水灰比对其断裂能影响较大;提升煤矸石混凝土断裂时断裂韧度及断裂能的最佳组合的煤矸石质量取代率为25%、粉煤灰质量取代率为10%、水灰比为0.5;经对比可知,所得损伤本构模型对应的应力-应变曲线与试验曲线高度吻合。研究成果为煤矸石混凝土的制备及工程实际应用研究提供了参考。

关键词: 煤矸石混凝土, 正交试验, 断裂韧度, 断裂能, Weibull分布, 损伤本构模型

Abstract: Three-point bending tests were conducted on coal gangue concrete with I-shaped fractures. The aim was to investigate the impacts of coal gangue mass replacement rate, fly ash mass replacement rate, and water-cement ratio on load-crack opening displacement curve, load-midspan deflection curve, fracture toughness, and fracture energy. The obtained results were utilized in association with damage mechanics and the Weibull distribution function to establish the fracture damage constitutive model of coal gangue concrete. The findings indicate that the coal gangue mass replacement rate exerts the most significant influence on the fracture performance of coal gangue concrete with prefabricated I-type cracks, while fly ash mass replacement rate has a greater impact on the fracture toughness, and the water-cement ratio exhibits a greater influence on fracture energy. The optimal combination for enhancing the fracture toughness and fracture energy of coal gangue concrete is determined as follows: 25% coal gangue mass replacement rate, 10% fly ash mass replacement rate, and 0.5 water cement ratio. Upon comparison, the stress-strain curve derived from the constitutive model aligns closely with the test curve. These findings offer valuable insights for the formulation and practical application of gangue concrete.

Key words: coal gangue concrete, orthogonal test, fracture toughness, fracture energy, Weibull distribution, damage constitutive model

中图分类号:

TU52

李永靖, 程耀辉, 文成章, 胡硕, 尚昀郅, 宋洋. 基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(3): 134-141.

LI Yong-jing, CHENG Yao-hui, WEN Cheng-zhang, HU Shuo, SHANG Yun-zhi, SONG Yang. Revealing the Impact of Coal Gangue on Fracture Damage Characteristics of Concrete Based on Weibull Distribution[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2024, 41(3): 134-141.

[1]	吴森林, 王秋良, 甘杜芬, 李恩, 王一帆, 刘云. 基于数值模拟的盲三通流场计算与局部阻力系数影响因素初探[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(9): 85-92.
[2]	张帆, 吕敦波. 循环高温淬火后花岗岩三点弯曲试验研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(7): 96-103.
[3]	杨振, 亓宪寅, 冯梦瑶, 王胜伟, 付鹏. 基于声发射和DIC特征的层状复合岩石力学损伤试验及模型研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(4): 119-126.
[4]	张岩, 刘嘉昊, 吕园, 李志豪, 张燕楠, 李昇, 陈撰文. 不同石粉参数对混凝土力学性能的影响[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(3): 166-173.
[5]	丁泽霖, 魏新科, 王婧, 朱轩毅, 高昱芃. 水工结构材料模拟及CSG坝模型应用[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(12): 181-187.
[6]	朱彦鹏, 王浩, 房光文, 刘东瑞, 吕玉宝. 强风化岩流态固化土压缩特性正交试验研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(12): 103-109,117.
[7]	郅彬, 王成, 王尚杰, 李曾乐, 白鹤. 基于Weibull分布的高温结构性黄土统计损伤本构模型[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(12): 118-125.
[8]	陈星佑, 张聪, 何怀光, 周双, 刘旭, 谢梦珊, 谢忠球. 基于多目标-理想点法的洞庭湖淤泥制备轻质骨料最优烧结条件[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(1): 29-36.
[9]	色麦尔江·麦麦提玉苏普, 陶士超. 改良盐渍土强度变形及其微观特性试验研究[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(6): 113-119.
[10]	陈品章, 杨海浪, 胡波, 刘军, 龚壁卫. 基于植被恢复的水泥改性膨胀土换填土复合改良试验研究[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(5): 112-118.
[11]	伍鹤皋, 于金弘, 石长征, 石雅竹. 基于正交试验法的埋地钢管参数敏感性分析[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(8): 97-103.
[12]	李喜林, 于晓婉, 刘玲, 马征, 范明. 复合制剂修复铬污染土的条件优化及微观特性[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(7): 80-87.
[13]	沈恒祥, 孔云, 庞建勇. 陶粒混杂纤维混凝土强度正交试验研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(5): 144-148.
[14]	唐礼忠, 陈英毅, 刘昌, 申帆. 基于应变率损伤本构模型的围岩分区破裂化现象数值模拟[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(7): 82-87.
[15]	杭美艳, 马刚, 吕学涛. 激发剂对风积沙微粉强度的影响[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(1): 156-160.

基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响

Revealing the Impact of Coal Gangue on Fracture Damage Characteristics of Concrete Based on Weibull Distribution

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