高性能混凝土腐蚀疲劳评价指标研究

混凝土腐蚀疲劳破坏是交变应力与腐蚀介质耦合作用的结果，对其研究目前国内外还仅出于理论探索阶段．本文利用自行设计的腐蚀疲劳加载试验装置，研究了高性能混凝土在三分点疲劳加荷及Na2SO4腐蚀溶液同时作用下的强度衰减规律，提出了评价高性能混凝土抗腐蚀疲劳破坏能力的腐蚀疲劳因子及腐蚀介质因子两项指标．结果表明，受腐蚀疲劳高性能混凝土的强度衰减幅度远超过浸泡腐蚀试件，水胶比、矿物掺合料对抗腐蚀疲劳有显著的影响．     

FRHPC在冻融与腐蚀共同作用下的强度变化

目的研究纤维增强高性能混凝土（FRHPC）在恶劣环境下的强度规律，解决FRHPC承受冻融破坏和化学腐蚀问题．方法测定了高性能混凝土（HPC）、钢纤维增强高性能混凝土（SFRHPC）和高强高模聚乙烯纤维增强高性能混凝土（PFRHPC）在冻融与卤水化学腐蚀共同作用下的强度变化．结果结果表明：HPC在青海和新疆盐湖卤水腐蚀条件下的冻融后强度很高，在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀下则略低．SFRHPC明显改善了HPC在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性。PFRHPC在新疆盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性明显优于SFRHPC．延长混凝土的养护龄期，能够明显提高HPC和SFRHPC在盐湖卤水腐蚀条件下的冻融抗折强度．此外，随着在盐湖卤水腐蚀条件下冻融循环次数的增加，HPC和SFRHPC的强度基本上是降低的，而PFRHPC的强度则表现出一定程度的增长．结论综合分析指出，FRHPC适合于同时承受冻融破坏和化学腐蚀的严酷环境．     

荷载作用下道路混凝土硫酸盐腐蚀特性研究

利用应力腐蚀与腐蚀疲劳加载装置,在不同的腐蚀环境和加载方法条件下,对道路混凝土进行硫酸盐静态腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀研究。通过物理性能及SEM测试研究破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、传播声时及微观结构。研究结果表明:道路混凝土的硫酸盐侵蚀过程是一个长期而缓慢的变化过程,但荷载的作用加速了道路混凝土的劣化,按其破坏作用大小为:疲劳腐蚀应力腐蚀硫酸盐静态腐蚀;硫酸盐种类对荷载-硫酸盐腐蚀作用下道路混凝土性能有明显的影响,硫酸钠腐蚀损伤大于硫酸镁。     

疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土应力分析

目前对混凝土腐蚀疲劳问题主要集中在试验研究,难以揭示其变形和破坏的物理机制。针对这一问题,根据扩散理论及损伤力学理论建立了疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土应力的数值求解方法。主要推导出受疲劳荷载作用的混凝土扩散系数公式,建立了硫酸盐腐蚀与疲劳荷载耦合关系,分析不同外界环境条件对疲劳荷载与硫酸盐耦合作用下水泥混凝土内部应力的影响,为疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土构件损伤演化与寿命预测奠定基础。     

混凝土在化学腐蚀和冻融循环共同作用下的强度变化

目的为研究混凝土的抗DDF破坏问题．方法测定了普通混凝土（OPC）、引气混凝土（APC）、不掺活性掺合料的高强混凝土（HSC）和复合掺加活性掺合料的高性能混凝土（HPC）在（化学腐蚀＋冻融循环）双重破坏因素（DDF）作用下的强度变化．结果OPC在盐湖卤水DDF作用下的破坏比较快，APC在青海和新疆盐湖卤水的1250次DDF作用下的抗压强度甚至能够提高23％～33％．HSC和HPC在盐湖卤水的1550次DDF作用下具有很高的强度，且HPC的抗冻性明显优于HSC．延长混凝土的标准养护龄期，既不能阻止OPC在盐湖卤水DDF作用下发生破坏，也不能明显改善HSC在盐湖卤水DDF作用下的强度，但是却能大大提高APC的DDF强度，对于提高HPC在盐湖卤水DDF作用下的抗折强度也极其有效．进一步的研究指出，混凝土在DDF作用下的强度基本上随着冻融循环次数的增加而降低。而且OPC和APC的冻融强度损失明显高于HSC和HPC．结论HSC、HPC同时适应于青海和新疆等恶劣的盐湖卤水环境．     

环境作用与疲劳荷载藕合下混凝土结构性能劣化行为

混凝土结构往往需要承受疲劳荷载的作用,进而引起结构的疲劳损伤及脆性破坏;同时,混凝土结构还可能承受腐蚀、高（低）温、冻融循环等环境作用,并由此引起结构的环境损伤;当疲劳荷载与环境作用相互耦合时,结构性能会加速劣化,从而导致结构过早发生脆性破坏.该文分析多种环境作用与疲劳荷载耦合下混凝土结构性能劣化的机制,介绍有关研究现状,提出需要进一步解决的问题.     

疲劳荷载作用下的混凝土耐久性分析

在疲劳荷载作用下力学损伤的不断累积会引起混凝土结构的疲劳破坏.在腐蚀环境中,腐蚀介质会造成钢筋锈蚀.钢筋锈蚀对混凝土结构疲劳性能的影响比其对静态性能的影响更加严重,这是因为锈蚀削弱了钢筋的有效截面,而且钢筋锈坑的不均匀性导致了钢筋应力集中,相应地疲劳荷载作用会加速腐蚀介质的渗透过程,从而加剧混凝土构件的损伤,降低混凝土耐久能力.     

荷载对混凝土在腐蚀-冻融作用下强度的影响

为研究混凝土的多因素耐久性,采用高浓度腐蚀介质,测定普通混凝土(OPC)、高强混凝土(HSC)、高性能混凝土(HPC)、钢纤维增强高强高性能混凝土(SFRHPC)和高强高模聚乙烯纤维增强高强高性能混凝土(HEMPFRHPC)在(化学腐蚀+冻融循环)双重破坏因素(DDF)和(弯曲荷载+化学腐蚀+冻融循环)多重破坏因素(MDF)作用下的强度变化.结果表明:在1500次DDF和1600次MDF作用下,混凝土的抗压强度均存在不同程度的下降,弯曲荷载比对混凝土在MDF作用下抗压强度的降低作用存在一个阈值:HSC和HPC为40%,PFRHPC为20%,SFRHPC65%.掺加矿物掺合料有利于稳定高强度等级混凝土在MDF作用下的抗压强度,进一步掺加钢纤维还能够确保混凝土抗折强度的持续增长.     

型钢高强高性能混凝土节点承载能力试验研究

高强高性能混凝土具有高强度、高弹模、高耐久性和高耐磨性等综合优势,但其脆性特性成为阻碍其工程应用的一个力学缺陷。为了研究地震作用下型钢高强高性能混凝土框架节点的承载能力,该文进行了5榀框架中节点的低周反复加载试验,对不同混凝土强度等级、不同轴压比下梁柱节点的受力特点、破坏形态、承载能力进行了研究。基于试验研究结果,分析了型钢混凝土框架节点在水平荷载作用下的受力性能及传力机理,分析了节点抗剪的各组成部分对节点核心区抗剪能力的贡献。结果表明高强高性能混凝土脆性对混凝土抗剪能力有所降低,轴压力能在一定程度上增强节点抗剪能力。     

已腐蚀钢筋混凝土梁的疲劳特性

为了预测在役混凝土梁的剩余寿命及选择合适的加固方法,在总结近年来国内外有关腐蚀混凝土梁疲劳特性研究成果的基础上,分析了影响腐蚀梁疲劳寿命的主要因素.研究表明,环境越恶劣,混凝土梁疲劳寿命越小;即使钢筋轻微腐蚀,梁的疲劳寿命下降也很明显;采用FRP加固已腐蚀梁是提高其疲劳寿命的有效方法.     

The Corrosion Fatigue Properties of High Performance Concrete

With the loading test equipment of corrosion fatigue specially designed, the corrosion fatigue charncteristics of high performance concrete (HPC) withstanding the interaction of third poim fatigue loading and Na2 SO4 solution were investigated and analyzed. The experimental results indicate that water-binder ratio evidently influences the corrosion fatigue characteristics of HPC, and a moderate quantitative fine mineral admixture enhances the corrosion fatigue resistance of HPC. The effect is more significant when fly ash and silica fume are added.     

混凝土梁腐蚀疲劳刚度衰减规律

为研究腐蚀环境下钢筋混凝土梁的刚度衰减规律,对空气环境、淡水环境、盐水环境中的试验梁在循环荷载作用下的混凝土模量和试验梁的刚度进行了分析.根据钢筋混凝土梁在腐蚀疲劳下钢筋与混凝土的应变、残余应变、挠度等试验结果,得到了受弯构件正截面混凝土腐蚀疲劳模量降低率和构件腐蚀疲劳刚度的衰减规律.结果表明,虽然试验过程中混凝土并没有遭受明显腐蚀,但其疲劳模量却有所降低,降低的速率依试验环境的不同而不同.主要是钢筋腐蚀疲劳发展,截面协同工作的结果.试验梁的腐蚀疲劳刚度降低速率亦较快,在不同的腐蚀环境中疲劳刚度降低的速率也不同,以盐水环境中刚度衰减的最快.主要原因是构件中钢筋腐蚀疲劳裂纹的不断扩展导致构件刚度的降低.     

掺矿粉高性能混凝土梁低周反复荷载试验研究

在高性能混凝土中掺加矿粉可提高混凝土的工作性和耐久性．目前,国内外对高性能混凝土抗震性能的研究还比较缺乏．基于6根梁的低周反复荷载试验,较为系统地研究了掺矿粉高性能混凝土梁的破坏形态、恢复力模型、变形恢复能力、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能．研究表明,掺矿粉高性能混凝土梁具有优良的抗震性能．     

加载频率对纤维沥青混凝土疲劳性能的影响

以现象学法为基础,结合损伤力学原理,提出了纤维沥青混凝土疲劳破坏准则.通过不同频率、应力水平纤维沥青混凝土劈裂疲劳试验,研究了加载频率对沥青混凝土疲劳性能的影响,建立了不同频率下沥青混凝土疲劳寿命计算模型.试验研究和理论分析表明:疲劳加载频率越低,沥青混凝土疲劳寿命对应力水平的变化就越敏感,低速、重载交通是造成沥青混凝土疲劳破坏的重要原因.     

Deterioration of dynamic mechanical property of concrete with mineral admixtures under fatigue loading

The dynamic mechanical property of concrete is one of the key parameters, which greatly influences durability of infrastructures subjected to continuous heavy loading, such as girder and track slab of high-speed railway foundation structure. This paper reports serials of experiments designed to investigate the deterioration of dynamic mechanical properties of different concretes under fatigue loading condition. Four parameters including relative dynamic elastic modulus (RDEM), relative dynamic shear modulus (RDSM), relative compressive strength (RCS) and water absorption (WA) of concrete were evaluated to assess the dynamic properties and microstructures of concretes. Results show that the fatigue stress levels and fatigue cycle durations significantly influence the dynamic mechanical properties of concrete including dynamic elastic modulus and dynamic shear modulus. Addition of proper mineral admixture can improve the dynamic mechanical characteristics of concrete and increase its resistance against the fatigue loading effect. Keeping the amount of mineral admixture in concrete constant, its dynamic mechanical property with fly ash is lower than that with fly ash and silica fume. The water absorption in concrete, which is an indirect parameter reflecting capillary porosity, increases evidently after bearing fatigue-loading. There is a close correlation between the deterioration of dynamic mechanical property and the increasing of water absorption of concrete. This indicates that the damage of microstructure of concrete subjected to fatigue loading is the indispensable reason for the decay of its dynamic mechanical performance.     

Mechanical Behavior and Failure Criterion of High Performance Concrete Under Biaxial Tension-Compression Loading Condition

The mechanical behavior and failure criterion of high performance concrete(HPC)subjected to biaxial tension-compression loading conditions were investigated experimentally with a real triaxial testing system.The failure modes,ultimate strength and stress-strain curves of HPC under biaxial tension-compression loading conditions were obtained.Then,mechanical behavior of HPC under different stress ratios were analyzed.Finally,based on the Kupfers strength criterion for conventional concrete and test results,a novel failure criterion was proposed for HPC under biaxial tension-compression loading conditions.     

钢桥腐蚀-疲劳耦合计算模型及影响因素分析

为了研究钢桥在交通荷载和腐蚀环境共同作用下的疲劳性能,考虑钢桥腐蚀-疲劳耦合效应,建立有2个阶段的腐蚀-疲劳耦合计算模型. 在点蚀坑萌生阶段,考虑循环交通荷载对腐蚀过程的加速作用;在裂纹扩展阶段,引入裂纹扩展腐蚀加速因子,考虑腐蚀环境对裂纹扩展的影响. 对钢桥顶板和纵肋焊接节点的腐蚀疲劳寿命算例分析表明：考虑腐蚀-疲劳耦合作用的疲劳强度相对于疲劳试验、规范AASHTO、规范BS5400和不考虑腐蚀-疲劳耦合作用的情况,分别降低41.25%、28.80%、44.60%和10.90%. 对所建模型开展加载频率、腐蚀环境、腐蚀坑形貌特征等影响因素的比较研究,结果表明：随着加载频率的增加,焊接节点的腐蚀疲劳强度递增,当加载频率大于0.6 Hz时,焊接节点的腐蚀疲劳强度相近;随着腐蚀环境变强,腐蚀电流和腐蚀速率逐渐增大;腐蚀疲劳强度随着腐蚀坑形貌特征的增大而增大.