粉细砂混凝土冻融循环耐久性研究

为研究风积粉细砂混凝土与普通混凝土的抗冻性能差异,以普通混凝土为参照,制备相同配合比的立方体试块和棱柱体试块,在相同条件下进行0、10、25、40、50次的冻融循环试验.分析冻融循环条件下粉细砂混凝土试块的抗压强度及质量损失随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明:随着冻融次数的增加,粉细砂混凝土的强度损失和质量损失均高于相同配合比的普通混凝土.粉细砂混凝土抗压强度损失率随着砂率的增加先减小后增大,质量损失率随着砂率的增加而减小.     

冻融环境下混凝土的断裂损伤试验研究

为研究冻融作用后混凝土的断裂性能及断裂特征,依据GBJ82-85混凝土快速冻融循环试验方法,对24组共72块混凝土试件进行冻融试验.采用四点弯曲试验法分析了300次快速冻融循环条件下水灰比、引气剂对混凝土断裂韧度,断裂能及相对动弹模损失率的影响,并进行了混凝土形貌分析.结果表明,随冻融循环次数的增加,混凝土的断裂韧度、断裂能及相对动弹模损失率呈明显下降趋势,水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加损伤程度越大.引气剂能够大幅度降低由于冻融循环造成的混凝土结构的损伤,断裂能损失率与相对动弹模损失率之间具有良好的线性关系.     

钢纤维混凝土冻融后的力学性能研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,通过对比不同钢纤维体积率和冻融循环次数的混凝土,测定各种掺量钢纤维混凝土冻融后的质量损失及相对动弹模损失率,分析钢纤维掺量及冻融循环次数对混凝土的抗压、抗折强度的影响,进行了钢纤维混凝土在冻融循环作用后的力学性能研究。试验结果表明,掺入钢纤维后对冻融循环作用下的混凝土的抗压强度影响较小。当冻融循环次数较少时,掺入钢纤维后混凝土的抗折强度有较明显的提高;当冻融循环次数增多时,钢纤维对混凝土的增强作用较小。     

冻融后钢纤维混凝土力学性能的试验研究

通过钢纤维混凝土冻融循环试验,分析了冻融循环次数、混凝土强度等级、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土冻融后抗压强度、劈拉强度、抗折强度的影响,探讨了钢纤维对混凝土的增强机理.试验结果表明,钢纤维的加入对冻融循环后混凝土的抗压强度影响较小;当冻融循环次数较少时,钢纤维对劈拉强度和抗折强度的增加作用比较明显,而当冻融次数较大且钢纤维体积率较高(2%)时,钢纤维对混凝土的劈拉强度和抗折强度反而具有一定的负面影响;钢纤维混凝土强度等级的提高对改善钢纤维混凝土的抗冻性能较为有效.     

混凝土冻融损伤厚度的超声波检测

为分析混凝土结构的冻融损伤厚度,采用快冻法进行引气混凝土试验梁在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的盐冻试验.基于超声脉冲检测方法,依据波速在不同物质中的传播速度差异,对冻融300次后的混凝土试块进行超声检测,得到混凝土冻融损伤厚度.结果表明,该配合比对应的混凝土试块在冻融循环300次后冻融厚度约为30 mm,未超过混凝土结构的钢筋保护层厚度.     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中冻融试验。通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响。研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能。钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5%时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好。     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

钢纤维混凝土冻融和碳化后力学性能试验研究

通过对混凝土试件进行室内快速冻融和碳化试验,测试并分析了混凝土试件在冻融循环和碳化作用后的基本力学指标,探讨了钢纤维体积率、混凝土强度等级、冻融循环次数及碳化龄期对混凝土基本力学性能的影响.试验结果表明:冻融循环损伤了混凝土的力学性能,强度较低混凝土力学性能的损伤较强度较高为严重;碳化对混凝土的密实性有加强作用,并会提高其相对抗压、劈拉强度.适量的钢纤维掺量和较小的水灰比改善了混凝土微观结构,抑制了混凝土的冻融速度,提高了混凝土的抗裂性能和抗碳化性能.     

冻融环境下混凝土应力-应变关系的试验研究

采用ASTM C666快速冻融方法,对18个(6组)抗冻等级为D300的混凝土棱柱体试件分别进行N=0、100、150、200、250、300次冻融循环试验,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用前后混凝土内部显微结构的变化,最后对各组试件进行单轴受压破坏试验,得到了不同冻融循环次数作用后混凝土的应力-应变试验曲线.根据试验结果,得出了混凝土随着冻融循环作用次数的增多,其内部结构以及各项基本力学性能(包括极限承载力、横向变形系数、弹性模量等)均呈现不同程度的衰减趋势,并建立了与相对动弹模损失率相关的应力-应变全曲线方程及相关参数,为进一步开展混凝土结构在冻融环境下的工作机理与计算模式的研究提供依据.     

冻融损伤混凝土重复受压本构关系

为研究冻融损伤对混凝土重复受压力学性能的影响,完成了两种强度等级混凝土试块的快速冻融及重复受压试验.结果表明,冻融损伤混凝土重复受压力学性能显著降低,动力本构特征曲线也发生改变,包络线及再加载曲线在峰值应力之前因存在明显压实效应而表现出下凹形态,卸载曲线应变滞后现象严重且曲线逐渐趋于重合.在试验研究基础上,探讨了冻融循环次数、混凝土强度等级与冻融后混凝土力学性能参数及本构模型参数之间的关系,建立了冻融损伤混凝土动力本构模型.     

混凝土冻融损伤特性分析及寿命预测

通过对混凝土冻融损伤特性的分析,混凝土冻融破坏可以用与疲劳问题相类似的方法来分析.混凝土材料特性的离散性.导致在给定损伤量状态下的冻融循环次数是一个随机变量,分析发现它较好地服从三参数Weibull分布.基于三参数Weibull分布模型,在已有试验数据的基础上,建立了冻融环境下混凝土损伤量与冻融循环次数的概率关系曲线,并回归得到不同保证率下冻融循环累积损伤模型.为冻融环境下混凝土寿命预测以及健康诊断提供了参考依据.     

冻融作用下自密实混凝土疲劳寿命可靠性分析

为了研究冻融损伤对自密实混凝土弯曲疲劳寿命的影响,对经受不同冻融循环后的混凝土试块进行了不同应力水平下的四点弯曲疲劳试验,并利用矩估计法获得了混凝土试块的弯曲疲劳寿命Weibull分布参数,建立了经受不同冻融循环后的混凝土试块在不同可靠性概率下的疲劳寿命预测模型。研究结果表明:受冻自密实混凝土的疲劳寿命概率分布可以用两参数Weibull分布表征,得出自密实混凝土疲劳寿命的离散性随冻融次数的增加而增大,随应力水平的增大而减小;根据试验数据生成了自密实混凝土的P_f-S-N曲线,可准确预测经受不同冻融循环后自密实混凝土的弯曲疲劳寿命;自密实混凝土的疲劳寿命所需的安全系数随冻融循环次数的增加而不断增大,这说明对经受冻融损伤较严重的自密实混凝土,其弯曲疲劳寿命必须采用较大的安全系数才能保证结构的安全运行。     

混杂纤维轻骨料混凝土的力学和抗冻性能研究

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对轻骨料混凝土性能的影响,共设计了16组轻骨料混凝土试件,其中有9组混杂纤维轻骨料混凝土,3组钢纤维轻骨料混凝土,3组聚丙烯纤维轻骨料混凝土和1组普通轻骨料混凝土试件。试验结果表明:当钢纤维体积率为1.0%,聚丙烯纤维体积率为0.05%时,混凝土的抗压强度最大为39.16 MPa,提高了17.92%;当钢纤维体积率为1.5%时,抗拉强度最大为4.77 MPa,提高了63.36%。50次冻融循环试验后混凝土的强度损失率最低的是Ssp3组,即钢纤维体积率为1.0%,聚丙烯纤维体积率为0.15%时,强度损失率最低为1.79%,降低了68.92%。     

冻融循环作用下混凝土材料寿命评估方法

为判断服役混凝土材料能否在设计基准期内实现预定的使用功能,提出基于材料学的计算准则来评估冻融循环作用下混凝土材料的寿命.推导两参数Weibull分布的概率分布函数和相对动弹性模量损失率的关系,建立基于概率论和损伤理论的混凝土冻融损伤模型,并论证其适用性.在此模型基础上进一步提出混凝土等效冻融损伤模型,将各混凝土冻融循环试验的结果统一.结果表明,采用基于概率论和损伤理论建立的混凝土冻融损伤模型预测混凝土材料寿命是合适的.     

混凝土冻融环境区划与抗冻性寿命预测

针对现场冻融环境和室内冻融环境间的巨大差异,建立室内冻融试验与现场冻融之间的关系和衡量混凝土现场冻融环境作用效应强弱的量化方法.结合我国部分地区的实测或统计年均冻融循环次数,以年均负温天数为指标建立现场冻融循环次数的统计方法,进一步给出计算现场冻融循环次数的实用公式.以环境的平均降温速率为指标,基于静水压理论,针对饱水状态下的混凝土得到不同冻融环境下混凝土损伤之间的比例关系,给出室内等效冻融循环次数的计算方法,利用室内等效冻融循环次数对混凝土抗冻耐久寿命进行预测.以等效室内冻融循环次数为量化指标完成了全国冻融环境的耐久性影响程度区域等级的划分,提出利用区划图进行耐久性设计的方法.     

钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比和性能研究

为了解决钢纤维全轻混凝土现场浇筑时轻粗骨料上浮、钢纤维下沉等施工问题,以水灰比、钢纤维体积率和粉煤灰替代水泥率为变化参数,研究了大流动性钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比和工作性能;确定了采用P·O 52.5水泥、密度等级900的陶粒、陶砂和Ⅱ级粉煤灰配制密度等级1 700、强度等级LC35的大流动性钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土的配合比;进行了烘干后立方体试块抗压强度试验,分析了钢纤维全轻骨料粉煤灰混凝土受烘干效应影响的立方体抗压强度损失率.     

冻融循环作用下混凝土结构寿命分析

分析混凝土冻融试验资料,推导出混凝土的粘聚力c及内摩擦角φ值与混凝土冻融循环次数N、未冻融前单轴抗拉强度ft0及单轴抗压强度fc0的关系公式;推导出弹性模量E及泊松比μ与混凝土冻融循环次数N的关系公式;通过联系实验室冻融和现场冻融的等效室内冻融循环次数公式,得出等效室内冻融循环次数的经历时间.然后采用有限单元法对混凝土结构在冻融循环条件下的应力、应变及屈服状态进行分析,并对其寿命进行预测.最后,采用此方法,预测了一个混凝土简支梁结构的寿命.     

活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应及弹性模量研究

活性粉末混凝土(简称RPC)作为一种新型材料,拥有优异的力学性能.为了使其更好地应用于桥梁工程等工程实践当中,对RPC抗压强度的尺寸效应及弹性模量进行试验研究.对于活性粉末混凝土而言,不掺钢纤维(RPC-1)的混凝土抗压强度尺寸效应较掺钢纤维的混凝土抗压强度明显;三种尺寸的立方体块抗压强度随试块尺寸的增大而减小;100 mm×100 mm×100 mm试块的抗压强度与100 mm×100 mm×300 mm试块的轴心抗压强度非常接近,活性粉末混凝土表现出了良好的韧性;三组混凝土的弹性模量分别为44.4 GPa、41.2 GPa、41.8 GPa,试验数据显示,混凝土在1/3强度内不会出现明显的塑性变形,可看做为线弹性材料.     

纤维增强自密实轻骨料混凝土抗冻性能试验研究

将长度均为10 mm,体积掺量为0.8 kg/m3的聚丙烯纤维、体积掺量为2.0 kg/m3的剑麻纤维分别掺加到强度等级为C40的自密实轻骨料混凝土(SCLC)中进行抗冻融循环试验,测试其抗压强度损失率和质量损失率.采用线性回归的方法,研究建立了3种SCLC试块不同冻融循环条件下抗压强度线性回归预测模型.与空白样对比,250次冻融循环试验后,剑麻纤维SCLC和聚丙烯纤维SCLC的质量损失率分别降低了2.12%、2.58%,抗压强度损失率分别降低了3.10%、4.30%.试验数据表明,在不同冻融循环次数下,两种不同纤维制备的SCLC的抗冻性均得到了显著提高,其中掺加聚丙烯纤维的SCLC改善效果要优于掺加剑麻纤维的SCLC.     

普通混凝土抗冻耐久性研究

以水灰比为0.60,0.55,0.50,0.45和0.40的普通混凝土抗冻耐久性为研究内容,用混凝土相对动弹性模量和质量损失率来表征冻融过程中性能劣化状况.通过试验得出：随着冻融循环次数的增加,相对动弹性模量基本上呈直线变化,而质量损失率在循环初期,随水灰比不同,呈不同变化趋势,后期质量都减小.