橡胶/混凝土盐冻循环后性能劣化及微观结构

制备普通混凝土(Normal concrete,NC)和橡胶/混凝土基体(Rubber/NC),研究盐冻循环60次内,表观现象、剥落量、抗压强度损失等性能指标劣化过程,采用超声波无损检测法评价混凝土盐冻循环破坏前后超声参数变化,建立相对波速、损伤度与抗压强度的关系,利用SEM观察盐冻循环损伤前后试件微结构变化。结果表明:随盐冻循环次数增加,混凝土试件表面剥蚀愈显著,剥落量增加,内部损伤、强度损失逐渐加剧,超声参数与抗压强度具有密切相关性;混凝土经历盐冻破坏后,内部结构呈疏松絮状,孔隙、裂纹愈加显现,密实度下降,造成宏观力学性能劣化。但弹性橡胶细集料掺入后有效缓解结冰压引起的内部开裂和孔隙扩大,各阶段橡胶/混凝土基体劣化程度均优于普通混凝土,以橡胶掺量 (与胶凝材料质量比) 10% (10%Rubber/NC)各性能指标最优,经历60次盐冻循环后,普通混凝土抗压强度损失率为58.5%,10%Rubber/NC抗压强度损失率为48.0%。      

基于X-CT的高温后再生保温混凝土损伤分析

火灾的发生往往会导致混凝土材料微细观结构的损伤劣化，体现在水化物分解、孔隙结构粗化、热开裂和水汽压力升高诱致开裂等，继而导致材料宏观力学性能及耐久性的下降。轻质高强、内部多孔、高热稳定的玻化微珠(GHB)的细观调控功能可实现混凝土耐高温性能的提升。为了研究受高温作用的再生保温混凝土(RATIC)内部细观结构及裂纹变化特征，本研究首先对高温作用后的RATIC开展了立方体抗压强度试验和CT扫描试验，之后利用基于改进的自适应阈值法和区域生长法的图像分割算法，建立了基于真实结构的RATIC细观模型，分析了不同GHB及再生骨料(RCA)掺量的RATIC试件随温度变化时其内部微裂纹的孕育、萌生、发展及贯通过程。并对RATIC破坏形态与CT结果进行了对比分析。研究结果表明：GHB对裂缝的延伸有显著阻断作用，为蒸汽压提供了释放通道，缓解了砂浆区域、孔隙边界处的开裂，减缓了热量的传播，提升了混凝土抗热致损伤性能。     

高温后钢-混组合梁抗剪性能试验研究

为研究钢-混组合梁经历高温后的抗剪性能，以受热温度和冷却方式为试验参数，分别开展了普通混凝土、钢材高温后材料性能试验和钢-混组合梁高温后静力试验。对高温冷却后混凝土和钢材的基本力学性能进行了试验研究，并采用扫描电镜观察了高温后混凝土的微观结构；按“强弯弱剪”设计了7片钢-混组合梁，测定了升降温过程中截面温度场分布，开展了常温和经历高温冷却后组合梁加载破坏试验，对组合梁常温和高温后的极限承载力、跨中挠度和应变变化进行对比分析，研究了受热温度和冷却方式对组合梁受力性能的影响，并探讨了高温后组合梁极限抗剪承载力计算方法。结果表明：高温后混凝土内部水泥复合物疏松和水泥与骨料包裹界面出现裂纹是混凝土宏观力学性能劣化的主要原因；常温和高温冷却后钢-混组合梁的破坏形态均为混凝土板出现贯穿的斜裂缝；随着温度的升高，组合梁的承载力、刚度和延性均降低；低于400℃时冷却方式对承载力影响较小，600℃时喷水冷却后组合梁承载力大于自然冷却；与自然冷却试件相比，喷水冷却下试件的刚度较大，极限挠度较小；基于试验数据和回归分析建立了混凝土抗压强度、钢材屈服强度与受热温度之间的计算公式；修正后的AS/NZS 2327...     

高强混凝土经不同高温历程后性能劣化研究

对经历不同加热温度和不同恒温时间的C60高强混凝土性能劣化进行了试验研究,并利用超声、显微硬度检测、扫描电子显微镜及汞压力测孔等综合手段观察其高温后细微观结构的变化。重点分析了高强混凝土外观、抗压强度、弹性模量、质量损失、高温爆裂机理、细微观结构的变化规律。研究结果表明,经不同高温历程后,高强混凝土的色泽变浅,从300℃恒温1 h时开始混凝土试块呈铁锈红色,直到400℃恒温2 h时铁锈红色消失,700~900℃试块外表呈灰白色;高强混凝土会在500℃时发生爆裂,较普通混凝土的爆裂温度低很多;凝胶分子、水泥水化物等受热分解,使其表面和内部产生孔隙和微裂纹,高强混凝土细微观结构逐渐变差,这是造成宏观力学性能劣化的根本原因。随着加热温度的升高与恒温时间的增长,高强混凝土的抗压强度、弹性模量和质量总体呈下降趋势,且相对恒温时间的不同,加热温度的变化对高强混凝土力学性能劣化的影响更大。     

喷射混凝土抗冻性及冻融损伤力学行为实验研究

为系统研究喷射混凝土抗冻性能,采用快冻法,对普通喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行快速冻融实验,并与同配合比模筑混凝土进行对比,研究模筑混凝土与喷射混凝土抗冻性能差异;而后对冻融循环后试件进行微观结构观察,分析其性能劣化机理。结果表明,随着冻融循环次数增加,试件相对动弹性模量、质量损失率、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度呈下降趋势,且模筑混凝土性能衰减程度远大于喷射混凝土。而此时试件内部微气孔相互连通继而发展成为微裂缝,凝胶体在冻胀压力及过冷水渗透压作用下结构酥松且部分流失,进一步加剧试件性能劣化速度;钢纤维的加入可显著改善喷射混凝土内部微观孔结构,提高其抗冻性能。同时,对冻融循环50,100,150及200次后试件进行轴心抗压强度实验,分析冻融损伤对试件应力-应变曲线的影响。随着冻融损伤的加剧,试件弹性模量及峰值应力减小,峰值应变和极限应变增大,应力-应变曲线趋于扁平。经相同冻融循环次数作用时,钢纤维喷射混凝土峰值应变和极限应变增大,说明钢纤维的掺入可显著提高喷射混凝土延性及韧性。     

硫酸盐环境下混凝土强度变化规律及微观结构分析

为深入探究硫酸盐对混凝土强度的削弱规律,对受Na2SO4溶液腐蚀期间混凝土试件的静态力学性能及声学特性展开研究,并对腐蚀后的试件进行扫描电镜(SEM)分析。结果表明:腐蚀期间,试件静态抗压强度先增大后减小,最大增长率为12.71%,而腐蚀结束后试件静态抗压强度只有同龄期正常环境和浸泡蒸馏水环境下试件强度的82.84%和90.22%;试件纵波波速与抗压强度变化规律类似,亦呈先增大后减小趋势,且腐蚀后仅为正常环境和浸泡蒸馏水环境下试波速的87.95%和91.41%;腐蚀后试件内部结晶体较多,且排列紧密,填充于内部孔隙或分布于孔隙周围。故硫酸盐环境对混凝土具有显著的腐蚀弱化作用,极大地削弱了混凝土性能。     

稻壳灰橡胶混凝土抗冻融性能及微观结构

为研究稻壳灰橡胶混凝土(RRC)的抗冻融性能，对比分析在氯盐环境下冻融循环后，普通混凝土(Normal concrete,NC)、橡胶混凝土(Rubber concrete,RC)和RRC的质量损失、相对动弹模量损失、强度损失及微观结构特征，同时对相对动弹模量与相对抗压强度的关系进行拟合分析。结果发现：随冻融循环次数增加，稻壳灰橡胶混凝土表面坑蚀愈明显，内部孔隙增多，微裂缝发展并贯通，宏观强度显著降低，相对动弹模量与抗压强度有良好相关性，拟合结果较优。橡胶的高弹性和稻壳灰极高的火山灰效应有效缓解了冻胀力带来的损伤，各冻融阶段RRC的损伤程度均明显优于NC，其中以稻壳灰掺量(占胶凝材料质量比)为10%、橡胶掺量(等体积取代砂)为10%时的RRC力学性能与抗冻融性能综合最优，经历120次冻融循环后，其抗压强度损失率较NC降低了18%。     

高温后半灌浆套筒抗拉性能试验研究

对灌浆料标准试块和铸铁半灌浆套筒连接件进行了常温、200℃、300℃、400℃、600℃的抗压强度试验和单向拉伸试验。研究了温度对灌浆料性能的影响,以及锚固长度、保护层厚度对高温后半灌浆套筒钢筋连接试件抗拉性能的影响,分析了高温后半灌浆套筒连接破坏模式的转变。结果表明:灌浆料抗压强度随温度的升高而降低,在经历600℃高温后,灌浆料抗压强度损失达73%;套筒试件经历高温后由钢筋屈服后断裂破坏逐渐变为钢筋屈服拔出破坏,最终变为钢筋屈服前拔出破坏;无保护层试件抗拉性能在各个温度下均低于有保护层试件。基于试验数据给出了灌浆料抗压强度随温度变化的计算公式及半灌浆套筒极限拉力随温度和锚固长度变化的计算公式,为相关设计及工程施工提供参考。     

高温作用下混凝土动态力学性能时间效应试验研究

为研究混凝土的高温动态力学性能,采用ANSYS软件对C60混凝土试件加热过程中的温度场进行计算,以确定不同温度组试件的加热时间。利用SHPB试验装置和加热电阻炉进行高温下不同加热时间的混凝土抗冲击性能试验研究。试验结果表明:C60混凝土表现出明显的温度效应和时间效应,在不同高温下,随着加热温度的升高试件动态抗压强度先增大后减小,峰值应变增大,且在200℃左右动态抗压强度达到最大;在相同高温不同加热时间的条件下,随着加热时间的增加,试件动态抗压强度不断降低,峰值应变增大,弹性模量减小,且在500℃的稳态温度场中,当加热时间190 min时,试件动态抗压强度不再降低趋于稳定。     

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明:随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。     

自保温再生混凝土空心砌块的热工性能研究

在再生粗骨料取代率为100%的情况下,以再生细骨料取代率和玻化微珠体积掺量为主要变量,进行自保温再生混凝土导热系数的试验研究,再生细骨料取代率为0%、50%、100%,玻化微珠掺量占混凝土总体积比为60%~120%,揭示了自保温再生混凝土多因素的影响规律并得出综合性能优化的配合比。在此基础上,进行了自保温再生混凝土空心砌块墙体的热工性能研究,结合理论计算和数值模拟分析,对自保温再生混凝土空心砌块和普通混凝土空心砌块的保温性能进行了对比分析,结果表明:自保温再生混凝土空心砌块的热阻值比同强度普通混凝土的对应值增大41.9%,在室内外温差23℃的条件下,1h后普通混凝土空心砌块墙体的室内温升较自保温再生混凝土空心砌块墙体高44.9%,当墙体内外各采用一层20mm厚保温砂浆粉刷时,自保温再生混凝土空心砌块墙体可达到节能65%的要求。     

保水降温功能水泥混凝土铺面材料组成设计与性能研究

将水泥、粉煤灰和磨细高炉矿渣作为保水材料灌注于多孔水泥混凝土母体中,形成具有保水降温功能的铺面材料。分别提供了多孔水泥混凝土母体和保水材料的设计方法,并成型试件对保水铺面水泥混凝土材料的强度、降温效果和抗冻性进行了测试。实验结果表明设计的多孔水泥混凝土母体和保水材料均满足施工和功能要求,成型的保水降温功能水泥混凝土试件28d抗压强度和抗折强度分别能够达到27.7和38.2MPa;在最高气温为33℃的测试条件下,其表面最高温度比普通水泥混凝土降温7℃左右,但随着水分的减少降温效果变差;此外,冻融后保水降温水泥混凝土抗压强度会下降,但不明显。     

纳米SiO2对钢纤维/混凝土高温后力学性能及微观结构的影响

研究了掺纳米SiO₂的钢纤维混凝土(NSFC)、 钢纤维混凝土(SFRC)和普通混凝土(NC)三种材料在不同加热温度后的抗压、 劈裂和抗折强度等力学性能, 对不同温度热处理后的微观结构进行了SEM分析, 对钢纤维与过渡区界面的相结构进行了XRD分析。结果表明: 在测试温度范围内, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度均高于SFRC和NC的强度, 且在400 ℃时达到最大值。在常温下, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度较NC分别提高27.01%、 63.28%和54.12%, 400 ℃高温热处理后比NC分别高35.09%、 84.62%和87.23%; SEM分析表明, 在钢纤维与过渡区的界面处, 致密度提高, 显微硬度提高。由于固相反应, 使界面区结构发生变化, 在钢纤维表层形成扩散渗透层(白亮层), 即化合物层, 呈锯齿状, XRD分析证明, 白亮层主要由FeSi₂和复杂的水化硅酸钙组成, 从而增强了钢纤维与基体的粘结力, 提高了混凝土的高温力学性能。     

纤维对超高性能混凝土残余强度及高温爆裂性能的影响

采用普通原材料制备56 d龄期抗压强度为140~160 MPa的空白组超高性能混凝土、钢纤维超高性能混凝土及混杂纤维超高性能混凝土,测定其遭受高温作用后的残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并对100%含湿量的混凝土试块进行高温爆裂试验。此外,测定大小2种加热速率对超高性能混凝土高温爆裂行为的影响。结果表明:所配制混凝土的残余抗压强度均随着目标温度的升高呈现先增大再降低的趋势,800℃高温后的残余抗压强度约为常温强度的30%。钢纤维与混杂纤维混凝土的残余劈裂抗拉强度亦呈现先升高再降低的趋势,800℃高温后的残余劈裂抗拉强度分别为常温强度的15.1%和35.4%。空白组混凝土的残余劈裂抗拉强度随着目标温度的升高而单调下降,800℃高温后的强度值约为常温强度的20.3%。7.5℃/min加热速率下,100%含湿量的3种混凝土试块均发生了严重高温爆裂,单掺钢纤维可以改善超高性能混凝土的高温爆裂,但不能避免爆裂的发生,而混杂纤维对超高性能混凝土高温爆裂的改善效果并未显著优于钢纤维。2.5℃/min加热速率下,混杂纤维可避免部分超高性能混凝土试块发生爆裂。      

Comparison between high strength concrete and normal strength concrete subjected to high temperature

Two normal strength concretes and three high strength concretes, with 28-day compressive strengths of 28, 47, 76, 79 and 94 MPa respectively, were used to compare the effect of high temperatures on high strength concrete and normal strength concrete. After being heated to a series of maximum temperatures at 400, 600, 800, 1000 and 1200°C, and maintained for 1 hour, their compressive strengths and tensile splitting strengths were determined. The pore size distribution of hardened cement paste in high strength concrete and normal strength concrete was also investigated. Results show that high strength concrete lost its mechanical strength in a manner similar to or slightly better than that of NSC. The range between 400 and 800°C was critical to the strength loss of concrete with a large percentage of loss of strength. Microstructural study carried out revealed that high temperatures have a coarsening effect on the microstructure of both of high strength concrete and normal strength concrete.     

基于成熟度理论的低温养护混凝土强度预测模型

本文利用成熟度理论计算了标养(20℃)和低温(3℃)养护条件下混凝土的成熟度,分析了低温对混凝土强度增长的影响,研究了不同水灰比对低温养护混凝土强度预测模型的影响规律。分别利用指数函数模型、双曲函数模型、对数函数模型建立了标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系,拟合了各个模型的参数,对比了不同模型之间拟合的准确性,其中利用指数函数模型、双曲函数模型表示标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系可以达到很高的拟合精度。根据获得的抗压强度—成熟度模型来预测低温(3℃)养护条件下不同成熟度时的混凝土强度,并与实测值进行了比较,两个函数对混凝土前期强度预测准确性较差而对后期强度预测较准确。     

人工神经网络在高温后静置混凝土抗压强度预报中的应用

根据试验结果,应用人工神经网络(ANN)方法对火灾高温后静置混凝土的抗压强度进行了预报,预报值与试验值吻合良好。探讨了受火温度、高温后静置时间及冷却和养护方式对火灾高温后混凝土抗压强度的影响。此外,利用该网络模型分析了火灾高温下混凝土的抗火性能。表明该方法是可行的。     

玻化微珠保温墙模复合剪力墙承载力研究

适应建筑节能的要求,提出一种新型保温承重结构体系——玻化微珠保温墙模复合剪力墙体系。通过轴压试验研究与有限元模拟分析,确定单片免拆墙模复合剪力墙在轴向压力作用下的承载能力,了解复合剪力墙的破坏形态、变形能力。同时进行传统剪力墙轴压试验研究及数值模拟,比较两种墙体的强度及平面外稳定性,确定墙模对内部混凝土的复合增强作用。试验及模拟分析结果均表明本体系复合剪力墙在正常使用荷载下具有较大的承载能力和刚度,具有很好的整体工作性能。研究成果可以为保温墙模复合剪力墙的工作性能评价和安全设计提供理论依据。