基于疲劳荷载和冻融循环下路面泡沫混凝土的性能研究

依托某大桥高速公路工程,研究了道路泡沫混凝在疲劳荷载、冻融循环及二者耦合作用下力学性能的变化。结果表明:在单一因素疲劳试验下,泡沫混凝土经120万次循环荷载后无侧限抗压强度明显降低,由于疲劳荷载使微裂缝萌生并逐渐扩展,强度随之劣化;在同样的循环荷载次数下,试样经过冻融循环后的抗压强度稍低于未经冻融循环的,冻融循环对试样具有微观的影响;初始疲劳荷载加快了试件相对动弹性模量的降低速度。     

冻融与疲劳荷载交替作用下预应力混凝土梁损伤研究

通过12根预应力混凝土梁的冻融和疲劳交替试验,探索疲劳荷载上限、混凝土强度等级、预应力度及冻融疲劳交替次数比对试件外观形态、疲劳加载时的挠度及混凝土动弹性模量变化规律的影响;利用极差分析方法研究预应力度、疲劳荷载上限和冻融疲劳交替次数比对动弹性模量衰减速率的影响。试验结果表明,施加预应力和提高混凝土强度可以有效改善试件的抗冻性能;冻融作用增大了疲劳加载时试件的挠度增加率,促进了试件刚度的衰减;疲劳荷载上限始终是影响动弹性模量衰减的控制因素,随着试验的进行预应力度和冻融疲劳交替次数比对试件动弹模量的影响逐渐增加。     

基于灰色关联的多因素耦合作用下混凝土材料耐久性评估

为探明碳化-硫酸盐侵蚀-干湿循环等多因素耦合作用下的混凝土材料耐久性评估问题,通过开展室内加速试验,以所测混凝土试件的抗压强度、质量损失率及相对动弹性模量3个耐久性评价指标为依据,应用层次分析法与熵权法确定复合权重,构建了灰色关联理论的混凝土材料耐久性评估模型,确定了各组试件不同时段下的灰色关联度向量。研究表明:碳化-硫酸盐侵蚀-干湿循环等多因素耦合作用下不同配合比混凝土试件的关联度值均呈现先增强后下降的现象且最大值约出现在干湿循环30次处,即混凝土综合耐久性整体上呈先增强后下降趋势,与试验结果相符,验证了该方法的合理适用性,相关研究可为混凝土构件的配合比优化及耐久性评估问题提供有益参考。     

冻融作用下土体无侧限抗压强度变化研究

通过设置不同冻融循环温度和循环次数,开展了冻融循环下原状黄土和重塑黄土的无侧限抗压强度试验,研究结果表明：原状黄土在不同冻融温度下,随着提高冻融循环次数,土体无侧限抗压强度均呈现为持续降低趋势,黄土经过冻融循环后,原本土体结构受到严重破坏,降低了土体的抗压强度,且随着冻融循环温度的降低,黄土抗压强度的损失程度也越来越大;重塑土的无侧限抗压强度变化趋势和原状黄土大致相同,但重塑黄土0次冻融循环时的无侧限抗压强度与各次冻融循环后的强度差距较小,每次循环后的强度波动范围在2～8kPa内;冻融作用下,黄土渗透系数呈现出先增大后趋于稳定的规律,对其渗透系数影响较大的主要在前4次冻融循环。     

海水干湿环境下荷载损伤钢筋混凝土梁的氯扩散性

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素,而荷载水平与循环加载对混凝土结构的裂缝扩展及裂隙发展有着显著影响,进而影响氯离子在混凝土结构中的扩散性。模拟沿海环境下钢筋混凝土梁的工作状态,试验研究A、B两组钢筋混凝土梁试件考虑荷载水平和循环加载次数变化,在海水干湿环境下的氯氯离子含量变化。A组选择荷载水平分别为0P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u、0.6P_u、0.7P_u(P_u为梁试件的极限荷载)且加载一次;B组选择荷载水平为0.5P_u且循环加载分别0、1、5、10、20次。然后两组荷载损伤RC梁试件经历240次海水干湿循环,最后测定RC梁中混凝土氯离子含量。试验结果表明,随着荷载水平或循环加载次数增加RC梁受拉钢筋附近混凝土氯离子含量增加,尤其是荷载水平达到0.6P_u或0.7P_u、循环加载10或20次时,受拉钢筋附近混凝土氯离子含量明显增加。试验还发现损伤RC梁受拉区0~10 mm深度内氯离子含量呈现先增大后减小有拐点,而在受压区则未发现此现象。上述试验结果将为沿海环境下RC梁结构的寿命预测提供技术依据。     

复杂环境下粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性

我国西北地区及沿海地区的混凝土结构经常遭受多种硫酸盐侵蚀环境的共同作用而发生耐久性破坏。通过室内试验,研究了硫酸盐自然侵蚀、冻融循环-硫酸盐自然侵蚀、干湿循环-硫酸盐侵蚀、冻融-干湿循环耦合侵蚀环境下混凝土的质量损失、弹性波波速、抗压强度的变化规律。结果表明,混凝土的质量损失率、弹性波波速、抗压强度随着侵蚀时间的增加而呈现出先增加后减小的现象;混凝土的弹性波波速、抗压强度与侵蚀时间之间存在良好的相关关系。研究成果可为硫酸盐侵蚀环境下混凝土工程质量控制和耐久性评价提供理论依据。     

碳化与冻融交替作用下的混凝土抗压强度

通过室内单一碳化、单一冻融,以及碳化与冻融交替作用下的混凝土耐久性循环试验,对比分析了混凝土相对抗压强度、相对动弹性模量和碳化深度等指标的变化规律.结果表明:在碳化与冻融交替作用下,混凝土相对抗压强度要比单一冻融作用时大,但增加程度有限;混凝土相对动弹性模量要比单一冻融作用时小,碳化深度则比单一碳化作用时大.碳化与冻融交替作用下的混凝土抗冻耐久性较之单一冻融作用下有所下降,抗碳化能力较之单一碳化作用下有所减弱.最后建立了碳化与冻融交替作用下以碳化时间和冻融循环次数为变量的混凝土抗压强度拟合模型.     

青海盐湖地区混凝土耐久性及提升技术分析

青海盐湖地区由于恶劣的气候环境条件,混凝土结构的耐久性受到严重影响,盐湖卤水及冻融循环双重因素影响下,混凝土结构的耐久性显著降低,达不到设计的使用寿命。本文设计完成了混凝土在硫酸盐侵蚀、氯盐侵蚀以及两者共同侵蚀下的快速冻融试验,并进行了单轴受压加载试验,混凝土的极限抗压强度在不同冻融次数以及不同盐类侵蚀下大小不同。为了切实解决该地区混凝土结构的耐久性,本文提出了三种提升盐湖地区混凝土结构耐久性的关键技术措施。     

硫酸盐和干湿循环作用下早龄期混凝土劣化性能研究

针对硫酸盐侵蚀和干湿循环共同作用下早龄期混凝土试件进行了压汞(MIP)试验、超声波声速测试和单轴压缩试验,测定了不同干湿循环次数下混凝土试件的孔隙率、超声波声速值和抗压强度值随干湿循环次数的经时变化规律。研究结果发现:随干湿循环次数的增加,混凝土的孔隙率经历了一个先减小后增大的过程,而超声波声速值和抗压强度值则经历了一个先增大后减小的过程。上述结果从混凝土内部孔隙结构密实性的变化角度解释了硫酸盐和干湿循环作用对宏观性能作用的影响机制。     

恒载作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

文章通过试验模拟混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀和持续荷载作用下的侵蚀特点,分析不同荷载水平作用下混凝土质量、轴心抗压强度、动弹性模量的变化规律。试验结果表明,当试件受270kN荷载作用时,其质量、抗压强度及动弹性模量损失率最大,分别为10.8%、17.7%、29.8%。混凝土试件物理指标的损失率与施加的荷载水平呈正比关系。     

海水干湿环境下循环荷载损伤混凝土梁的力学性能劣化

采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。     

盐碱-干湿条件下混凝土强度及耐久性问题研究

分析了纳米CaCO_3掺入量、盐碱浓度等因素对混凝土在盐碱-干湿循环后的强度及耐久性的影响,通过150次的干湿循环,研究了混凝土抗压强度耐蚀系数、质量损失率、相对动弹性模量等耐久性指标随干湿循环的变化规律。试验结果表明,掺入1%的纳米CaCO_3可以使28 d混凝土试件获得较高的抗压强度,盐碱-干湿循环条件下2%掺量的纳米CaCO_3混凝土试件强度下降最低。纳米CaCO_3对混凝土干湿循环中后期的耐久性有明显的提高作用,其最佳掺量为2%,掺量超过2%后则会造成耐久性指标的下降。盐碱浓度对纳米混凝土耐久性的影响随干湿循环次数的增加而增大,且相对动弹模量较质量损失率指标更易受盐碱浓度的影响。     

受硫酸盐侵蚀混凝土性能的改善研究

对受硫酸盐侵蚀后的混凝土性能进行了改善试验研究,结果表明:涂修复剂混凝土试件的抗压强度、抗碳化性能较未涂的试件有明显提高。未涂修复剂时,随侵蚀时间的延长,受硫酸盐侵蚀混凝土的抗压强度随静置时间的延长先提高后降低,抗碳化性能逐渐降低;涂修复剂后的静置时间越久,受硫酸盐侵蚀混凝土性能的改善效果越好。     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

冻融循环下CFRP—高性能混凝土的粘结性能

通过双面剪切试验,研究了冻融环境下CFRP-高性能混凝土界面粘结性能的发展规律。对比分析了未经冻融和经历25、50、100、150、200及300次冻融循环作用试件的破坏特征、剪应变分布、荷载滑移曲线、粘结承载力以及粘结破坏机理。结果表明,所有试件的界面破坏均发生在混凝土表层内,但随着冻融循环次数的增加,破坏界面有向胶层发展的趋势;经受冻融循环次数较少时(25、50次),界面的粘结强度、刚度及开裂荷载的变化不明显,甚至略微提高;但随着冻融循环次数的进一步增加,界面粘结性能有明显的变化,界面粘结强度、端部滑移量减小,刚度退化,初始开裂荷载水平降低,非线性特征增强。粘结极限承载力与混凝土立方体抗压强度均随冻融循环次数的增长存在先提高后下降的趋势,混凝土强度变化是界面粘结性能变化的最重要因素。     

冻融环境下钢管混凝土带缝剪力墙的抗震性能试验研究

针对冻融环境下钢管混凝土的带缝剪力墙抗震性能试验进行研究,通过对在相同的冻融环境下反复经历多次的混凝土带缝剪力墙的整体状态和受破坏程度进行比较分析,从而得出在经过115次的冻融环境下反复操作,冻融在弹性阶段对试件抗震性能影响较小,在进入弹塑性阶段后,试件刚度开始下降,骨架曲线开始弯曲;在极限荷载达到后,试件骨架曲线下降,试件刚度退化明显。方钢管混凝土边框带缝剪力墙延性系数平均值为3.53,方钢管混凝土边框底部加厚带缝剪力墙的延性系数平均值为4.07。在冻融循环次数不相同的时候,可以发现冻融环境反复的次数与我们试件的各项荷载指标呈现着负相关关系,即循环的次数越多,时间的极限荷载和开裂荷载的参数值在不断的减少,极限荷载降低幅度要比开裂荷载的大,并建立了冻融循环次数的墙体受剪承载力公式。     

机械荷载与氯盐环境复合作用下混凝土结构耐久性研究

我国沿海地区长期受海水、盐雾环境的影响,氯离子侵蚀成为钢筋混凝土结构辐射的元凶。借助室内氯盐侵蚀试验和海边暴露试验,探究轴压荷载与氯盐环境复合作用对混凝土结构耐久性产生的影响。结果证实,不论是短期或长期持载,轴压荷载作用对混凝土耐久性有显著性影响,氯离子表面扩散系数随着应力水平的提升,展现先减小后增大的发展趋势。由海边暴露试验和室内试验结果比较发展,相同条件下,海洋环境下混凝土侵蚀程度明显大于室内氯盐侵蚀,这是因海边环境受多种因素的影响。针对试验结果,使用混凝土结构使用寿命预测模型预测混凝土桥梁寿命,得出不同荷载形式、大小作用下混凝土桥梁的耐久性及影响规律,以期为北方恶劣环境混凝土结构桥梁耐久性提供理论支撑。     

玄武岩纤维再生混凝土硫酸盐侵蚀后力学性能试验研究

针对工程中的硫酸盐侵蚀和再生混凝土耐久性问题,利用玄武岩纤维的增强和耐腐蚀特性,对玄武岩纤维再生混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能进行研究,分析了不同再生骨料取代率和玄武岩纤维掺量对再生混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能的影响,对比分析了不同干湿循环次数后混凝土的抗压强度、弹性模量和峰值应变变化情况,得到了再生混凝土硫酸盐侵蚀后的破坏形式和力学参数。引入叠加效应系数K分析了再生混凝土荷载-位移全过程曲线及其破坏机理。结果表明,再生骨料取代率和玄武岩纤维掺量明显影响受硫酸盐侵蚀后混凝土的抗压强度,但对弹性模量的影响较小;硫酸盐侵蚀对混凝土界面过渡区造成的影响使得立方体试件和圆柱体试件的破坏模式差别较大。同时发现,掺入纤维可显著提高再生混凝土峰值应变及变形能力,但对其弹性模量的提高影响较小。通过K值的引入和计算发现,掺入纤维和冻融循环次数的增加会降低纤维再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。     

冻融后引气再生混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

通过在再生混凝土中添加引气剂配制出引气再生混凝土,并制作了不同直径钢筋-引气再生混凝土中心拔出试件。将试件放在冻融环境为淡水与盐浓度为5%的人工海水中进行了25、50、75次快速冻融循环,然后对未经冻融循环作用以及经过不同次数冻融循环作用的中心拔出试件进行了黏结性能试验研究。试验中测试了钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结滑移,观察了试件开裂形态随施加荷载、钢筋直径、冻融循环次数的变化情况。依据试验结果,分析了钢筋直径、冻融循环次数对黏结强度、黏结滑移的影响规律。试验表明,随着冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土黏结力逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量变大,且在海水中冻融的试块黏结力损失更为严重。     

活性粉末混凝土疲劳后剩余抗压强度试验研究

为研究经受疲劳荷载作用后活性粉末混凝土（RPC）的剩余抗压强度变化规律，对3组共24个RPC圆柱体试件，进行疲劳试验研究。通过静载试验建立RPC抗压强度和谐振频率之间的关系，推算出各疲劳试件的初始抗压强度；在此基础上，对RPC试件进行轴压单级和两级疲劳加载试验，并实测试件在疲劳荷载作用一定次数后的剩余抗压强度。实测结果表明：RPC在单级疲劳后剩余抗压强度的衰减率随循环寿命比的增大而减小，而衰减速率则随着循环寿命比的增大而增大。根据实测值得到RPC单级和两级疲劳加载后剩余抗压强度衰减率与循环寿命比之间关系的拟合公式，计算结果与实测结果吻合良好。图4表8参13