基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

混杂纤维混凝土冻融耐久性与损伤模型研究

采用钢-玄武岩纤维增强混凝土的技术方法,通过冻融循环试验,研究了钢纤维与玄武岩纤维相互混杂对混凝土抗冻性的影响规律及其冻融损伤模型。研究结果表明:不同的纤维掺量对混凝土抗冻性影响较大,当钢纤维体积掺率为1.5%、玄武岩纤维体积掺率在0.05%左右时,混凝土的抗冻性最好,达到了F250以上水平;分析了混杂纤维混凝土的冻融损伤机理,分别以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量建立了混杂纤维混凝土的冻融损伤模型,发现动弹性模量衰减模型优于冻融累积损伤衰减模型,且二次项函数模型比指数函数模型具有更高的拟合精度。     

甲酸钾除冰液作用下机场道面混凝土单面冻融试验研究

采用单面冻融法,研究了不同甲酸钾除冰液浓度作用下机场道面混凝土冻融前后的性能,并对机场道面混凝土表面剥落物质量、介质吸入率、超声波相对动弹性模量和孔结构进行了测定。结果表明：在除冰液作用下,混凝土的孔隙水饱和度显著提升,使混凝土冻融后的破坏程度加剧;在除冰液浓度作用下,混凝土冻融时的表面剥落物质量和介质吸入率与冻融介质的性质及混凝土孔隙水饱和度有关,大小顺序皆为：6%>12%>24%>0,超声波相对动弹性模量与混凝土内部结构复杂程度有关,除冰液浓度对超声波相对动弹性模量下降影响大小顺序为：24%>6%>12%>0;随除冰液浓度（6%、12%、24%）增加,单面冻融后混凝土的平均孔径呈先增大后减小的趋势。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

快速检测混凝土抗冻性能试验方法研究

采用全面浸水快速冻融试验方法评价单面受冻的水工混凝土抗冻性能存在局限性,单面冻融试验往往更接近现场实际。传统浸水冻融试验周期长,不能及时评价混凝土的抗冻性,采用盐冻可以模拟更为苛刻的冰冻劣化条件,与水冻相比试验周期缩短。采用水和盐溶液作为冻融介质,进行碾压混凝土快速冻融和单面冻融试验,寻找水冻-盐冻、快速冻-单面冻的对应关系,以此为基础探索快速检测碾压混凝土抗冻性能的试验方法。     

玄武岩纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土的抗盐冻性能,以纤维体积率、冻融循环次数为主要变化参数,在3.5%NaCl溶液中对玄武岩纤维混凝土进行了快速冻融试验。研究了不同纤维掺量和不同冻融循环次数下混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗折强度的变化规律;采用扫描电镜对混凝土盐冻循环前后的微观形貌进行观察,分析玄武岩纤维对混凝土抗盐冻性能的影响机理。结果表明:在盐冻循环作用下,玄武岩纤维的掺入能够有效降低混凝土的质量损失率,减缓其相对动弹性模量的降低,而且能减弱冻融损伤对混凝土抗压、抗折强度的影响;适量玄武岩纤维的掺入能抑制混凝土中裂缝的扩展,减少基体内孔隙、坑洞的数量,延迟初始裂缝和相互贯通裂缝的出现,抗盐冻能力优于普通混凝土。     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

冻融循环后再生混凝土的力学性能及损伤模型研究

通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明：再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。     

纳米SiO2改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。     

冻融损伤混凝土力学性能衰减规律

为研究冻融作用对混凝土力学性能的影响,采用快冻法将混凝土盐冻或水冻至不同损伤程度后,测其动弹性模量、抗折强度、抗压强度和劈裂抗拉强度.以动弹性模量为损伤变量,分析了冻融损伤与抗折、抗压强度之间的关系,采用回归分析的方法建立了抗折强度衰减方程.结果表明,混凝土抗压、抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量均随冻融循环作用次数的增加而逐步降低;抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量的衰减速率随冻融循环作用次数的增加而不断增大,但抗压强度的衰减速率则是先增大后减小;在冻融循环次数相同的情况下,含气量越高、水灰比越低,混凝土的强度损失越小,其力学性能损失的大小顺序依次为:抗折强度和劈裂抗拉强度、动弹性模量、抗压强度;冻融损伤与抗折强度的相关性较好,但与抗压强度的相关性较差,当冻融损伤小于40%时,混凝土的抗压强度一般不低于其初始强度的70%.     

在冻融作用下钢纤维混凝土的性能

通过冻融循环试验,研究了钢纤维体积率、冻融循环次数、混凝土强度等级对冻融循环作用下钢纤维混凝土动弹性模量的影响,分析了钢纤维混凝土剥落和损伤机理;测试了钢纤维混凝土冻融后抗压强度、劈拉强度和抗折强度,探讨了钢纤维对混凝土的增强机理。试验结果表明,混凝土强度等级较高时,钢纤维体积率对混凝土抗冻性能的影响比较显著,抑制了钢纤维混凝土的剥落,降低了钢纤维混凝土损伤速率。     

冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明：冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。     

玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验研究

通过掺入5%~30%的橡胶颗粒、1~5 kg/m^3的玄武岩纤维,开展了玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能及抗冻耐久性能试验研究,分析了不同配比下试件的抗压强度变化规律,探讨了玄武岩纤维、橡胶颗粒掺量对混凝土试件质量损失率、相对动弹性模量的影响。结果表明,掺入橡胶颗粒会导致混凝土抗压强度下降,但玄武岩纤维能保持试件破坏时的整体性;当橡胶颗粒用量较少时,玄武岩纤维的掺入能有效提高试件的抗压强度;橡胶颗粒及玄武岩纤维均能在不同程度上提高混凝土试件的抗冻性能,10%的橡胶颗粒掺量对冻融过程中的质量损失有较好的控制作用,但掺量过多时效果不明显;玄武岩纤维掺量对试件冻融过程中的质量损失、相对动弹模量变化相对不敏感,试件的冻融性质受橡胶颗粒的影响更加显著。     

浸胶短切BFRC抗冻融性能试验

针对浸胶短切玄武岩纤维对增强混凝土(BFRC)耐久性的作用,通过试验测试其相对动弹性模量和质量损失的方法,研究冻融循环对材料性能的不利影响,并进行回归分析。试验结果表明:掺入浸胶短切玄武岩纤维以后,改变了原有基材的力学性能。与普通混凝土相比BFRC经过冻融循环后其相对动弹性模量下降缓慢,而且其质量损失明显减缓,这与混凝土的内部结构改变直接相关。对于掺入固定体积率的浸胶短切BFRC的冻融循环次数与相对动弹性模量下降百分比、冻融循环次数与质量损失百分比之间的关系均可以用二次多项式回归公式进行预测,且拟合度很高。     

海水冻融侵蚀下PVA-纳米SiO2混凝土性能试验研究

采用快冻法研究了海水冻融环境下PVA纤维和纳米SiO2对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:每25次冻融循环结束后,不同类型混凝土的相对动弹性模量和抗压强度剩余比都有不同程度的下降;PVA纤维和纳米SiO2均能提升混凝土的抗冻性能;单掺PVA纤维或纳米SiO2试验组的抗冻性普遍低于PVA-纳米SiO2混掺试验组;混掺0.1%PVA纤维和1.0%纳米SiO2试验组的抗冻性最好。     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明：掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

混合侵蚀与冻融交替作用下混凝土性能劣化试验

以质量分数为3％的氯化钠和5％的硫酸钠混合溶液为侵蚀介质,采用慢冻法,对立方体抗压强度为54.7 MPa的混凝土试件进行0,100,200,300次冻融循环试验,并测定各组试件的质量损失、抗压强度、相对动弹性模量和应力、应变等试验数据.结果表明:随着冻融循环次数的增多,混凝土试件表面剥蚀加剧,表观质量和相对动弹性模量无...