隧道洞渣粗骨料混凝土抗冻性能试验研究

通过高寒地区隧道洞渣粗骨料混凝土冻融循环试验,研究在不同冻融循环次数下,隧道洞渣粗骨料取代率对混凝土抗冻性能的影响,分析试件相对动弹性模量、质量、抗压强度和劈裂抗拉强度损失率的变化规律。结果表明：混凝土的抗冻性能与洞渣粗骨料取代率呈负相关,当洞渣粗骨料取代率达到30%时,洞渣粗骨料混凝土相对动弹性模量、质量、冻融试验后的抗压强度和劈裂抗拉强度损失率与普通混凝土相差不大,其抗冻性能相对较好,冻融循环50次前试件破坏程度均较小而100次之后试件严重破坏,在冻融循环后期粉煤灰的填充效应随着洞渣粗骨料取代率的增加而增加。     

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。     

基于试验研究的新疆地区C30自密实混凝土的冻融损伤指标分析

采取快速冻融的试验方法,以冻融循环次数为变量,对比分析我国新疆地区原材料配制的C30自密实混凝土与普通混凝土经0、50、100、150次冻融循环后抗冻性能和基本力学性能的差异,主要测定的指标包括:质量损失率、相对动弹性模量损失率、含水率、立方体抗压强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度。试验结果表明:(1)质量损失率和含水率可以很好的判断混凝土的抗冻性,但相对动弹性模量损失率与冻融损伤的关系不明显。(2)冻融损伤对劈裂抗拉强度的影响较为明显,对立方体抗压强度的影响次之,而对轴心抗压强度影响相对较小。(3)自密实混凝土的抗冻性能及其基本力学性能普遍优于普通混凝土。     

高强钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

采用快冻法,研究了钢纤维掺量对高强混凝土抗冻性能影响规律。结果表明:普通高强混凝土抗冻性能达不到F400的要求;随冻融循环次数的增加,高强钢纤维混凝土相对动弹性模量没有下降趋势,即相对动弹性模量不适于评价其冻融损伤;适量钢纤维的掺入,可显著抑制混凝土质量损失率,保障其冻后抗压强度和劈拉强度。结合本次试验,钢纤维掺量为1.5%时,对混凝土抗冻性能改善效果最佳。     

硫酸盐和冻融循环耦合作用下活性粉末混凝土物理力学性能研究

为了评价活性粉末混凝土耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的性能,本文通过试验测定了不同耦合循环次数下,普硅活性粉末混凝土(P)和高抗活性粉末混凝土(GP)的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗压强度耐腐蚀性系数等物理力学性能指标,并研究了粉煤灰和矿粉替代量对活性粉末混凝土耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的影响。试验结果表明,P和GP的质量损失率随耦合循环次数的变化幅度较小,而相对动弹性模量、抗压强度和抗压强度耐腐蚀性系数都随耦合循环次数的增大出现先增大后减小的趋势,当耦合循环次数分别为9次和6次时,P和GP的抗压强度分别达到最大值168.65MPa和157.69MPa;粉煤灰的掺入能明显改善混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用,且当掺量为30%时改善效果最好;矿粉的加入也能改善混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用;相比于相对动弹性模量,抗压强度更适合评价活性粉末混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的性能。     

海水侵蚀环境与冻融交替作用下引气混凝土性能劣化试验

以质量分数为3％氯化钠+0.34％硫酸镁配制的海水作为侵蚀液体,对引气混凝土试件进行海水浸泡与冻融循环交替作用试验,并分别测定经历102次、201次和300次冻融循环后试件的质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等数据.结果表明:随着冻融循环次数增多,质量损失率和相对动弹性模量无明显变化,而抗压强度大幅降低.当冻融循环为300次时,质量损失率达0.28％,相对动弹性模量为100.21％,抗压强度下降了11.16％.     

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。     

冻融作用下煤矸石陶粒混凝土劣化规律及寿命预测

通过对不同煤矸石陶粒掺量(0、20%、40%、60%)的混凝土进行快速冻融循环试验,探究了冻融循环后煤矸石陶粒混凝土的表面劣化、质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,以不同冻融循环次数下煤矸石陶粒混凝土的动弹性模量为损伤变量,建立了煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型,并对其在自然冻融环境下的寿命进行了预测。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,煤矸石陶粒混凝土的抗冻性能逐渐降低,但降低幅度有所不同;随着煤矸石陶粒取代率的增加,混凝土的抗冻性能呈现先下降后提高再下降的趋势;建立的煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型与试验结果符合较好,具有较高的精度;当煤矸石陶粒掺量为40%时,混凝土的抗冻性能效果最佳,抗冻耐久性寿命最长。     

冻融对钢纤维石墨导电混凝土耐久性能的影响

对比分析了不同冻融循环次数下,钢纤维-石墨导电混凝土与素混凝土的力学性能。结果表明,经过200次冻融循环后,素混凝土的质量损失达到5.1%,相对动弹性模量为58.1%;导电混凝土的平均质量损失仅为2.1%,平均相对动弹性模量为88.0%;经过300次冻融循环后,素混凝土抗压强度下降39.9%,导电混凝土抗压强度下降23.6%,即导电混凝土的抗冻融循环的能力优于素混凝土,并且,可根据相应的拟合曲线预测导电混凝土的使用寿命。     

冻融循环后再生砖粉ECC的耐久性试验研究

为研究再生砖粉ECC抗冻性能，对其进行冻融循环试验，分析了再生砖粉ECC的质量、抗压强度、相对动弹性模量损失的变化规律，并针对三北地区进行了寿命预测。研究表明：再生砖粉ECC的质量、抗压强度、相对动弹性模量损失率随着冻融循环次数的增加而增加。在300次冻融循环时，再生砖粉ECC的质量损失率小于5%，抗压强度损失率小于20%，相对动弹性模量损失率小于40%。且再生砖粉ECC在三北地区的寿命预测高于50年，可满足寒冷地区工程需要。     

硅藻土对轻骨料混凝土抗冻性的影响及微观机理分析

研究了硅藻土对轻骨料混凝土抗冻性的影响,通过试验测试了不同硅藻土掺量下,轻骨料混凝土质量损失率、相对动弹性模量、峰值应变和极限抗压强度随冻融循环次数的变化规律,并进行了微观影响机理。结果表明,硅藻土的掺入能明显改善轻骨料混凝土的抗冻性,但硅藻土掺量并不是越大越好,当其掺量为1.5%时,轻骨料混凝土经冻融循环后的相对动弹性模量和抗压强度最大,峰值应变最小,抗冻性能最佳。硅藻土的掺入改善了轻骨料混凝土中骨料和粘结料之间的界面结构,对轻骨料混凝土的孔隙起到良好的填充作用;另外,硅藻土能促进水泥的二次水化作用,使轻骨料混凝土的连续性和密实性增强,抗冻性得到改善。     

双掺聚丙烯晴纤维和偏高岭土混凝土抗冻融性能试验研究

为解决严寒地区混凝土工程普遍出现的冻害现象,提高混凝土的抗冻性能,对双掺聚丙烯晴纤维和偏高岭土混凝土进行了200次冻融循环试验,测得其冻融前后试件的质量损失率与相对动弹性模量。结果表明,双掺聚丙烯晴纤维和偏高岭土可较大幅度提高混凝土的抗冻性能;随着偏高岭土掺量增加,混凝土质量损失率和相对动弹性模量都得到较大改善;随着聚丙烯晴纤维掺量的增加,混凝土质量损失率得到改善,相对动弹性模量逐渐降低。     

新型锂盐渣混凝土抗冻性试验研究

试验研究锂渣及锂渣和其它掺料复掺对混凝土抗冻性能的影响。当锂渣掺量为20%时,混凝土强度比基准混凝土增加19.6%,冻融循环后的质量损失率和动弹性模量损失率也低于基准混凝土,当锂渣和矿渣及硅灰复掺的掺量达70%时,混凝土用快冻法测定,冻融循环次数达300次未被破坏,说明混凝土具有良好的抗冻性。     

不同强度等级混凝土对抗冻性能的影响

为评估北方公路用混凝土长期处于低温冻融环境中的安全性和耐久性。对不同强度等级（C30、C40、C50、C60）的混凝土试件开展快速冻融试验,通过测量冻融循环后的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度损失率,分析了不同强度等级混凝土试件抗冻性能。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,不同强度等级试件破坏程度均呈现逐渐加大趋势;试件强度等级越低,冻融循环后的内部结构越疏松,微裂缝数量越多,孔隙结构越差;随着强度等级的增加,试件孔隙率、质量损失率和抗压强度损失率均呈现降低特征,相对动弹性模量增加。     

聚乙烯醇纤维对混凝土抗冻性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的抗冻性能,共设计制作了21个标准混凝土抗冻试件。其中在18个普通混凝土试件里掺入了不同长度及不同体积掺量的PVA纤维,进行冻融循环试验。试验结果表明,随着冻融次数的增加,普通混凝土及PVA纤维混凝土的相对动弹性模量总体上呈现下降趋势,但普通混凝土下降趋势更明显。当冻融次数为75次时,普通混凝土相对动弹性模量已经下降至55.2%,而纤维混凝土在冻融次数为150次时,相对动弹性模量才下降20%之内。     

疲劳-冻融多次交互作用下混凝土损伤特性试验研究

通过对混凝土棱柱体试件进行疲劳荷载和冻融循环交互试验,分析疲劳荷载及冻融循环次数对试验后试件外观形貌、质量、相对动弹性模量和抗压强度的损伤劣化影响。试验结果表明:随着交互试验次数的增多,混凝土试件表面的坑洼面变多、孔洞变大,粗细骨料分离,质量出现先增加后减小的变化趋势,相对动弹性模量及试件的抗压强度下降速率明显加快。3个试验周期后,交互作用的试件与仅冻融循环的试件相比,试件的质量损失率增加0.36%,相对动弹性模量下降30.6%。混凝土的抗压强度降低18.1%。     

再生粗骨料品质与掺量对再生混凝土抗冻融性能影响规律

与天然骨料相比,再生骨料表面附着一些硬化水泥块,相应吸水率较大,进而导致其机械强度较低。不同品质及掺量的再生粗骨料(RA)对相应再生混凝土的抗冻耐久性也是北方地区工程常关注的问题。采用快速冻融法对比研究了普通骨料混凝土(OAC)、优质再生粗骨料混凝土(HRAC)、正常质量的再生粗骨料混凝土(NRAC)的抗冻性能,同时结合质量损失率、相对动弹性模量变化研究了RA的品质及掺量对不同冻融循环次数下RAC抗冻性能的影响规律。试验表明,抗冻融破坏能力高低顺序为OACHRACNRAC;经过250次冻融循环后,NRAC的质量损失率达5.36%,RA掺量为100%时,NRAC相对动弹性模量低于60%,不满足F250要求。     

冻融-氯盐耦合作用下活性粉末混凝土耐久性试验研究

通过试验研究了活性粉末混凝土(RPC)在冻融循环和氯盐侵蚀耦合作用下的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和氯离子含量。结果表明,冻融循环和氯盐侵蚀耦合作用下,随着耦合次数的增大,RPC质量损失率迅速增加,相对动弹性模量、抗压强度迅速下降;随着扩散深度的增大,RPC氯离子含量逐渐下降;随着冻融循环次数的增加,RPC试件在不同深度处的氯离子含量逐渐增大。钢纤维的掺入有利于提高RPC抵抗耦合作用的能力,随着钢纤维掺量的增加,耦合作用后RPC质量损失率逐渐减小,相对动弹性模量降幅和抗压强度降幅均有所下降,抗氯离子渗透的性能增强。     

废弃砂浆粉对混凝土抗冻性能的影响

研究了废弃砂浆粉对混凝土抗冻性的影响,测试了不同水灰比及废弃砂浆粉掺量下冻融循环后混凝土的抗压强度、质量损失。结果表明,随着冻融次数增加,混凝土的质量损失率及抗压强度损失率增大,当水灰比低于0.44时,经25次冻融后,混凝土抗压强度略有升高;随着废弃砂浆掺量增加,混凝土的抗冻性能总体呈下降趋势,试验范围内,当水灰比低于0.44时,废弃砂浆粉掺量低于10%,可以提高混凝土抗冻性能。随着水灰比增加,相同条件下,混凝土的质量损失率及抗压强度损失率均呈增大趋势。     

冻融循环作用后钢筋混凝土梁受剪性能研究

为研究冻融循环作用对钢筋混凝土梁受剪性能的影响,对分别经历0,75,100,125,150次冻融循环作用的立方体试块进行了抗压强度试验,并对设计制作的45根钢筋混凝土梁分别经历0,75,100,125次冻融循环后的静力受剪性能进行试验。分析了混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度、相对抗拉强度与冻融循环次数的关系。研究不同冻融循环次数、不同箍筋间距对混凝土梁受剪性能的影响。研究结果表明:混凝土试块质量、相对动弹性模量、相对抗压强度和相对抗拉强度均随着冻融循环次数的增加而下降;梁的开裂荷载、极限荷载都随着冻融循环次数的增加而降低;GB 50010—2012《混凝土结构设计规范》关于梁受剪承载力的计算理论适用于冻融循环作用后的钢筋混凝土梁。