早期受冻对混凝土力学性能的影响研究

秋冬季节,西北盐渍地区气温突降的情况时有发生,为探明早期受冻混凝土在冻融循环和盐离子侵蚀共同作用下的力学性能损伤规律及其机理,采用室内加速试验方法,观察了混凝土在经历4种养护龄期(1 h、3.5 h、8 h、24 h)和2种冻结温度(-5℃、-10℃)的早期受冻影响后,盐冻循环作用对混凝土试件的立方体抗压强度、相对动弹性模量、质量损失率以及损伤层厚度等指标值的影响规律,探讨了早期受冻混凝土力学性能损伤机理。结果表明：不同养护龄期的混凝土在冻融循环和盐离子侵蚀的共同作用下力学性能出现不同程度的损伤,其中,养护龄期处于初凝与终凝间的混凝土试件受早期受冻的影响最大;混凝土损伤层厚度与盐冻循环次数呈正相关关系,且损伤层厚度受冻结温度影响较小;与冻结温度相比,养护龄期对混凝土力学性能损伤的影响更大。相关研究可为相似环境下的混凝土结构优化设计与维护提供有益参考。     

低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展特性研究

低热水泥混凝土在中国特高拱坝建设中已全面应用。为确定低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展规律,设计10,20,40℃3种养护温度,3,7,14,28 d 4种龄期,开展了不同养护温度下低热水泥混凝土楔入劈拉断裂试验,并依据试验结果采用成熟度理论分析断裂参数与等效龄期间的关系。结果表明:在10～40℃范围内,相同龄期低热水泥混凝土的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能均随养护温度的增大而增大;基于成熟度理论的等效龄期计算公式和断裂参数-成熟度的对数函数形式均可较好地描述低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展规律。研究成果可为大坝结构开裂风险分析与安全评定过程中可靠断裂参数的取值提供依据。     

现场浇筑大坝混凝土断裂参数与等效成熟度关系研究

不同时段浇筑的大坝混凝土处于不同的外界环境条件,即对应于不同的温度、龄期及养护条件。因此,确定现场浇筑大坝混凝土的真实断裂特性,须考虑外界环境条件不同对其的影响。本文提出"等效成熟度"的概念,研究确定现场浇筑大坝混凝土的断裂参数与等效成熟度的关系。结合大坝施工现场浇筑的不同龄期试件的断裂试验成果,分析了等效温度对大坝混凝土"断裂韧度-等效成熟度"关系的影响规律,进而给出了大坝混凝土"断裂韧度-等效成熟度"的合理关系式。结果表明,采用大坝混凝土28 d龄期内的平均气温作为等效温度,可得到较好的"断裂韧度-等效成熟度"相关关系。研究成果可为求取大坝混凝土任意时刻的真实断裂参数提供依据。     

矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能和孔结构的影响

为提高混凝土预制构件耐久性,试验研究了单掺及复掺矿物掺合料对蒸养混凝土毛细吸水性和抗氯离子渗透的影响,结合可蒸发水含量法测孔结构探讨了作用机理。结果表明:矿物掺合料在低水胶比下能更为有效地改善蒸养混凝土的传输性能;在脱模和28d龄期时,矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能的改善效果从高到低依次为硅灰、偏高岭土、矿渣、粉煤灰;90d龄期时,偏高岭土与硅灰相当,且均优于矿渣和粉煤灰;混凝土孔结构与传输性能关系密切,孔隙率降低和孔径细化是蒸养混凝土传输性能得以改善的主要原因。     

NaOH激发无机聚合物的水热合成及其性能研究

以NaOH为碱性激发剂,粉煤灰与偏高岭土为前驱体材料进行研究,采用水热合成方法制备无机聚合物。通过单因素试验和正交试验,以强度为指标确定最佳水固比、 NaOH浓度、粉煤灰掺量、蒸养时间和温度。并研究了不同配比试样的抗压强度、流动性能,通过XRD分析其反应产物。结果表明,采用水热合成的方法可以显著提高无机聚合物的强度,同时在进行水热合成之前进行室温下的预养护有利于强度的提高。最优工艺参数为：粉煤灰掺量50%, NaOH溶液为10 mol/L,60℃热固化4 h后脱模,经室温养护24 h,在100℃蒸养24 h可制得地强度高达45．5 MPa聚合物材料。     

早期养护方式对高性能混凝土塑性开裂的影响

高性能混凝土比普通混凝土更容易发生塑性收缩开裂,适宜的早期养护措施是防止或减免高 性能混凝土塑性开裂的重要途径。通过早期抗裂试验研究了几种养护方式以及养护起始时间对高性能 混凝土塑性开裂的影响。结果表明:在干燥、高温、大风环境中,高性能混凝土浇筑后如果不及时进行养 护,混凝土表面很容易产生较大面积的塑性开裂;养护起始时间对混凝土是否发生塑性开裂以及开裂程 度的影响很大,混凝土浇筑成型抹面后应在１ｈ内对混凝土表面进行覆盖养护,才能有效防止或避免塑 性裂缝的产生;覆盖塑膜养护与涂刷养护剂养护的防裂效果相近;在混凝土终凝时覆盖湿毯及时补水, 能够有效抑制裂缝的产生和发展。     

基于声发射的蒸养混凝土受压损伤特性试验研究

为研究矿物掺合料对蒸养混凝土抗压性能的影响,对不同养护制度和配合比混凝土进行了单轴压缩声发射试验,利用声发射信号参数和高斯混合模型探究混凝土的损伤演化特性。试验结果表明：蒸养混凝土抗压强度普遍低于标养混凝土,矿物掺合料的加入能够补偿蒸汽养护导致的强度损失,且复掺粉煤灰和矿粉的补偿效果更好;受压全程中张拉破坏始终占据主导,而剪切破坏占比随加载时间呈递增趋势;声发射参数中,累计振铃计数、b值变化幅度和剪切破坏形式占比均与抗压强度呈负相关关系,可作为评价混凝土抗压性能的重要参数。     

预应力钢筒混凝土压力管道蒸养制度分析与评价

预应力钢筒混凝土压力管道采用低温养护，与我国普遍采用的养护制度有很大不同．蒸汽养护是继搅拌和振捣后影响混凝土质量的关键环节，蒸养在促进混凝土结构形成过程中，对混凝土结构产生一定破坏作用，因此合理的蒸养制度在保证获取所需混凝土早期强度的同时，还必须最大限度地抑制其对混凝土的破坏作用．根据混凝土养护工艺原理及其物理化学变化过程，对预应力钢筒混凝土管道养护制度的建立进行了分析，并对管道养护效果进行了评价。     

基于吸水动力学方法的水溶性渗透结晶材料吸收饱和度及养护时间优化研究

以水利工程中常用的C25混凝土为研究对象,采用吸水动力学方法试验研究了混凝土对水溶性渗透结晶(WCCW)材料的吸收特性,并分析了WCCW材料吸收饱和度及养护时间对混凝土吸水率、吸水动力学参数的影响。结果表明：混凝土对WCCW材料的吸收遵循吸水动力学规律,2 h内吸收饱和度的增加速度较快,8 h的吸收饱和度可达94%;随着WCCW材料吸收饱和度的增加或养护时间的延长,混凝土饱和吸水率降低,而吸水动力学参数α减小,参数λ增加。吸水动力学参数与WCCW材料吸收饱和度、养护时间之间存在幂函数关系;优化的WCCW材料吸收饱和度为60%时经济性较好,并且混凝土吸收WCCW材料8 h后可初次养护,比较合理的养护时间是7 d,过短的养护时间难以保证作用效果。     

减蒸剂对减免高性能混凝土塑性开裂的影响

高性能混凝土在塑性阶段早期很容易发生开裂,适宜的早期养护措施是防止或减免高性能混凝土塑性开裂的重要途径。通过早期抗裂试验研究了减蒸剂对高性能混凝土塑性开裂的影响。结果表明:采用混凝土抹面后立即喷减蒸剂方法可以减小混凝土表面水分散失,将养护起始时间提前到混凝土塑性阶段的起点,弥补混凝土表面未及时覆盖造成快速失水的不足。但是,单独使用减蒸剂来抵抗混凝土塑性开裂的效果不明显,由于减蒸剂减缓水分蒸发的作用存在时效性,减蒸剂与覆盖塑膜养护(或涂刷养护剂)相结合才能更好的防止高性能混凝土塑性开裂。更多还原     

混凝土试件四点加载剪切断裂试验研究

有关混凝土Ⅱ型断裂的试验研究是混凝土断裂问题中的热点和难点问题。通过6组24个四点剪切试件对裂缝的剪切扩展过程以及断裂韧度K_Ⅱc进行试验研究,由试件的荷载-应变(P-ε)曲线、荷载-时间(P-t)曲线和荷载-裂缝尖端滑移位移(P-CTSD)曲线,确定试件的破坏荷载、裂缝尖端混凝土应变以及裂尖滑移位移。试验中可见,试件裂缝扩展方向并不平行于剪力方向,而是从裂缝尖端扩展至近加载点附近,表现为倾斜裂缝。试验结果表明,混凝土试件的Ⅱ型断裂韧度K_Ⅱc变化范围为0.5～1.1(MPa·m^0.5)。K_Ⅱc随近加载点与预制缝之间的距离减小而增大;K_Ⅱc随初始缝高比的增大而增大。经分析可知,试验过程中形成加载的高窄剪力区容易引起混凝土的剪切断裂。     

混凝土的徐变断裂

本文用三点弯曲试件，进行了不同应力强度因子水平的徐变裂试验，得到了应力强度因子水平与断裂时间的关系，研究了混凝土龄期对断裂时间的影响，同时，对裂缝扩展作了分析。     

基于XCT扫描图像的混凝土二维细观受压断裂模拟

为了研究混凝土细观层次断裂力学特性,对混凝土试件进行原位XCT扫描,基于扫描图像提出了具有真实内部结构特征的混凝土二维细观模型,并预先在水泥砂浆和骨料-水泥砂浆界面插入零厚度粘结裂缝单元用以模拟潜在的裂缝。通过对该模型进行混凝土单轴受压数值仿真模拟,讨论其裂缝的发展过程以及不同细观结构和相应参数对混凝土断裂损伤行为的影响。结果表明：数值模拟得到的混凝土二维模型抗压强度与试验测得的强度相接近;混凝土的抗压强度受到水泥砂浆和骨料-砂浆界面裂缝单元的绝对数值影响,其中水泥砂浆裂缝单元强度对材料强度起控制作用;骨料-砂浆界面裂缝单元强度与水泥砂浆裂缝单元强度的比率对裂缝衍生发展有显著影响。     

静水压力下混凝土双K断裂参数试验测定

本文主要研究混凝土在机械荷载和水压力的双重作用下，裂缝的起裂、扩展和失稳断裂情况。试验采用楔入劈拉试件，试验时每间隔一定的机械荷载，施加一个循环的一定数值的水压力，直至试件断裂。试验采用“恒定裂缝张开位移”和“恒定荷载”两种加载方式，恒定裂缝张开位移是对水压力作用下的试件进行的定性对比分析，恒定荷载是对固定水压力作用下的试件，通过表面粘贴应变片的方法监测裂缝的起裂和扩展长度。采用混凝土裂缝扩展的双K断裂准则计算了粘聚韧度、失稳韧度和起裂韧度，并与试验测定结果进行了比较。结果表明，随着水压力的逐渐增大，试件的可承受最大荷载逐渐减小，裂缝的起裂提前。     

高强混凝土双K断裂参数测试及计算方法

采用楔入劈拉试样研究高强混凝土的双K断裂参数测试和计算方法。利用应变片测定试件的起裂荷载,计算得到试件精确的起裂断裂韧度。认为利用普通混凝土双线性软化曲线的经验参数,并基于虚拟裂缝扩展黏聚力强度理论间接计算得到的起裂断裂韧度值偏小,因此迫切需要进一步研究高强混凝土软化曲线的参数,以完善混凝土的双K断裂理论。     

短碳纤维混凝土低周疲劳断裂特性的试验研究

对于碳纤维混凝土带切口三点弯曲梁试件，测定了其在静载下的断裂参数，用测定柔度的方法研究了循环加载历史对碳纤维混凝土断裂参数的影响规律，试验研究了碳纤维混凝土的疲劳断裂特性。试验结果表明：当预疲劳加载幅值超过某一阈值后，碳纤维混凝土的断裂参数有所降低，这些参数是与预疲劳幅值有关的物理量，裂缝亚临界扩展长度与疲劳寿命无关，碳纤维混凝土的疲劳断裂寿命是素混凝土的2.1～2.8倍，能量吸收是素混凝土的9.5～13.2倍。     

不同冻融方式下混凝土双K断裂韧度对比试验

为了研究不同冻融方式对混凝土双K断裂韧度带来的不同影响,设计了5组共计15个试件,分别经历干燥、水浸泡、水冻融、盐浸泡、盐冻融作用20 d后进行三点弯曲梁试验。测定了试件断裂过程中的荷载、张口位移、裂缝尖端应变等参数的特征值和全过程曲线,基于双K断裂理论分别计算了各组环境下混凝土的有效裂缝长度、起裂荷载、失稳荷载等断裂参数。结果表明:不同冻融方式对混凝土造成的影响具有一定的相似性,水冻融与盐冻融均会对混凝土的弹性模量造成损失,使其断裂力学性能下降,但会提高混凝土韧性。在损伤程度和损伤后混凝土受力表现上不同冻融方式有显著区别。水冻融后混凝土受荷时更易开裂,但水冻融环境对混凝土抵抗裂缝发展能力的影响不明显。盐冻融后混凝土抵抗裂缝发生以及发展的能力同时降低,但混凝土受力时裂缝的发生会相对推迟。