超低温冻融循环后混凝土应力～应变全曲线试验研究

通过对21个混凝土棱柱体试件进行冻融循环后的应力~应变全曲线试验,分析比较了不同温度和冻融循环次数对混凝土应力~应变全曲线的影响。试验研究表明:(1)超低温冻融循环后混凝土峰值应力降低,峰值应变随冻融循环次数的增加而增大;(2)在相同冻融循环次数条件下,冻融温度越低,相应的下降段曲线下降越缓慢;(3)在其他条件相同的情况下,冻融循环次数是影响不同冻融温度之间差异是否明显的主要因素。通过非线性拟合得到了受超低温冻融循环作用的混凝土应力~应变理论曲线,研究成果可为混凝土材料非线性分析提供参考。     

冻融环境下混凝土耐久性试验及寿命预测

为研究经历冻融作用后混凝土的耐久性,选取混凝土的相对动弹性模量和抗压强度作为衡量指标,依据混凝土快速冻融循环试验方法,对5组混凝土试件展开冻融试验,并利用SPSS软件进行了相应预测。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的相对动弹性模量损失率及抗压强度损失率上升;冻融循环次数与相对动弹性模量损失率之间具有良好的幂函数关系,与抗压强度损失率之间具有良好的二次函数关系;水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加的损伤程度越大。     

混凝土抗冻性能检测与评估试验研究

根据实际工程要求,通过钻芯法及速冻试验法对现场已经成型的混凝土抗冻性能进行检测和评估。研究结果表明：经过冻融试验,混凝土均不同程度出现粉状剥落,随着水灰比的增大质量损失越多,相对动弹性模量降低也越大;水灰比越大,抗冻性能越差。     

混凝土抗冻耐久性的数值计算研究

我国部分地区冬季气候较为寒冷,混凝土长期处于冻融交替的状态,久而久之其结构内部会逐步出现劣化导致建筑物丧失应有的承载能力,对建筑物的安全性和稳定性构成了巨大的威胁。以室内冻融循环试验为基础,利用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对Ｃ50混凝土冻融循环过程进行了数值模拟,分析了温度场、温度应力场以及动弹性模量的变化规律,结果表明:当冻融循环次数达到160次时,混凝土表面输出点的温度应力峰值超过了抗拉强度标准值且通过室内试验和数值模拟得到的动弹性模量损失率也分别达到了55．60％和54．16％,均已满足试验停止标准。室内试验得出的结论可以由数值模拟得到有效论证,说明了有限元软件应用于混凝土冻融循环模拟的可行性。     

基于冻融温度的水工混凝土抗冻性研究

文章利用气候模拟系统试验研究了F300、F50两种水工混凝土,在-40℃、-30℃、-25℃、-18℃、-10℃、-5℃冻融最低中心温度下的抗冻性。结果表明:在不同冻融中心低温条件下高与低抗冻设计水工混凝土所能经受最大冻融循环次数、力学性能、动弹性模量、质量损失等变化规律存在差异,水工混凝土的微观特性在冻融作用后发生明显的改变。     

不同温度条件下水工沥青混凝土抗压特性及防渗性能试验研究

为研究水工沥青混凝土在不同温度条件下的力学特性和经荷载作用后的防渗性能,在-30℃～30℃条件下对其进行了抗压试验研究,并对荷载和温度作用后的试件进行了渗透试验分析。试验结果表明:温度对水工沥青混凝土的应力-应变全曲线、抗压强度、弹性模量、峰值应变以及破坏模式等力学特性有显著影响。对比水工沥青混凝土在-30℃～30℃条件下应力-应变全曲线特点,可推断-10℃～0℃为其应力-应变特性变化的过渡温度区间。水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量随温度的升高而降低,峰值应变随温度的升高而增大。基于试验结果,本文提出的经验公式较好地反映了抗压强度、弹性模量以及峰值应变随温度变化的规律。在-30℃～0℃条件下,水工沥青混凝土的破坏模式主要为骨料开裂和沥青胶浆与骨料的黏结破坏;在10℃～30℃条件下,破坏模式主要为黏结破坏。此外,水工沥青混凝土经荷载作用后的防渗性能与温度环境有关。在10℃～30℃温度环境中,水工沥青混凝土承受7%的轴向压应变后,其渗透系数仍在10-7～10-6cm/s量级,防渗性能良好。     

气候变化条件下水工混凝土的抗冻性能

为了提高气候变化条件下水工混凝土的抗冻耐久性,采用自制的气候模拟系统,设定了-5℃、-10℃、-17℃、-30℃、-40℃等5个冻融过程降温终了混凝土试件中心温度,研究冻融温度对F50、F100、F300等3种抗冻设计等级水工混凝土的质量损失、动弹性模量的影响。试验结果表明:随着冻融过程中降温终了试件中心温度的降低,F50、F100、F300等3种抗冻设计等级的水工混凝土的质量损失、动弹性模量损失逐渐增大,水工混凝土能经受的最大冻融循环次数也逐渐减少。降低冻融过程中混凝土试件的中心温度可引起水工混凝土抗冻耐久性的降低。     

钢纤维硅粉混凝土的水工特性试验研究

重点对钢纤维硅粉混凝土的抗冲磨、抗冻融性能进行了室内试验.通过对钢纤维硅粉混凝土冻融过程中抗压、抗弯强度和弯曲韧性指数的计算，以及动弹性模量、失重率变化的测量分析，得到了其冻融过程中的宏观特性.分析了钢纤维硅粉混凝土抗冲刷耐冻融性能的机理.试验证明：钢纤维硅粉混凝土具有良好的抗冲耐磨能力和抗冻融破坏性能，在北方地区有抗冲刷要求的工程中，采用钢纤维硅粉混凝土技术是最佳方案     

盐冻侵蚀作用下混凝土力学性能变化研究

针对西北寒旱灌区混凝土结构在侵蚀冻融复合作用下的破坏问题,采用快速冻融试验,分别研究了水、3%NaCl、5%Na_2SO_4作用下混凝土试件质量损失、抗压强度及相对动弹性模量的变化规律,采用损伤度来描述混凝土的损伤情况,分析了盐冻作用机理,建立了相对动弹性模量和抗压强度相关联的力学衰减模型,并利用试验数据对其进行验证分析。结果表明:混凝土试件在不同的冻融介质作用下存在不同程度的损伤,在3%NaCl溶液中冻融试件损伤度最高达到清水冻融的5倍以上,75次冻融之前5%Na_2SO_4溶液对混凝土损伤有抑制作用,冻融环境下三种介质对混凝土损伤度大小排序为3%NaCl5%Na_2SO_4水;混凝土相对剩余抗压强度和相对动弹性模量相关性良好,服役中的混凝土结构可以通过测定相对动弹性模量评估抗压强度。相关研究可为寒旱区混凝土结构维护和病害预防提供参考。     

化学腐蚀和高温作用后白砂岩物理损伤及力学性能的试验研究

研究了化学腐蚀及高温作用对福建宁德白砂岩的物理、力学性能的影响。白砂岩试件在HNO3溶液中浸泡90 d后取出进行高温加热,加热温度分别为200、400、600及800℃。对试件进行物理参数及单、三轴压缩作用下力学性能的测定,分析化学腐蚀及高温作用对白砂岩应力-应变曲线、峰值应力、弹性模量等的影响。研究表明:化学腐蚀及高温作用对白砂岩物理、力学性能的影响并不相同。HNO3溶液浸泡及高温引起白砂岩内部结构损伤,增大了孔隙率,导致弹性模量减小。另一方面,化学损伤及高温加热对白砂岩试件的四阶段应力-应变曲线形态也有影响,峰值应力损失率随温度升高而升高。此外,与单轴压缩相比,三轴压缩过程中的围压对于岩石的受力性能有利,对于单轴压缩,酸浸泡及高温作用在损伤岩石物理性质的同时也对其力学特性有不利影响,峰值应力损失率与弹性模量损失率基本成线性关系;对于三轴压缩,只有当弹性模量损失率大于14%时,岩石的峰值应力才受损,反之,峰值应力不降反升。     

冻融作用下粉煤灰引气混凝土动弹性模量的衰减规律研究

针对我国西北寒旱区水工混凝土结构长期遭受冻融循环作用导致耐久性能衰减的问题,以研究冻融作用下混凝土力学性能变化规律为目标,依据实际工程,采用室内加速试验与理论分析方法,以试块相对动弹性模量为评价指标,研究了混凝土水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量及冻融循环次数对混凝土耐久性衰减的影响规律,采用回归分析法建立了混凝土动弹性模量损失的衰减模型,并基于该模型构建冻融循环作用下混凝土的寿命预测模型。结果表明:以初始动弹性模量的60%(2.424×10~4MPa)为破坏条件,甘肃省景泰川提灌工程二期总干渠5#渡槽的混凝土能经历1 502次快速冻融循环,渡槽材料耐久性安全运行年限为153年。研究成果为冻融环境下混凝土结构的寿命预测提供了参考和依据。     

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。     

早期受冻对混凝土耐久性劣化的影响研究

在寒冷地区的混凝土建筑物常常因早期受冻导致耐久性的劣化,且劣化程度难以测定,故通过实验探究不同受冻温度和不同养护龄期对早期受冻混凝土耐久性劣化的影响。从受冻温度和养护龄期两个角度进行分组试验。通过测量质量损失率、动弹性模量和抗压强度来反映耐久性劣化程度。结果表明:养护龄期是混凝土耐久性的主要影响因素,终凝前受冻的混凝土耐久性劣化程度高于终凝后受冻的混凝土。受冻温度的影响较小,总体呈现温度越低劣化程度越高。建立了函数模型并用试验数据进行验证,证明相对动弹性模量与抗压强度损失率相关,可通过测量相对动弹性模量来推测抗压强度损失情况。相关研究可为寒冷地区混凝土建筑物更新维护与改造工程提供理论依据。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

高性能混凝土本构关系研究

本文主要介绍了高性能混凝土和普通混凝土在无减摩和减摩情况下的本构关系试验比较结果，着重对抗压极限强度、峰值压应变、应力 应变关系、弹性模量、泊松比、初裂应力等进行分析比较。研究表明:高性能混凝土与普通混凝土相比，压缩弹性阶段较长，弹性模量较高，两种混凝土峰值压应变、泊松比较接近，初裂应力都较大；减摩措施降低了这两种混凝土的抗压强度测值、普通混凝土的初裂应力和弹性模量测值，但减摩对高性能混凝土弹模影响不大，且提高了高性能混凝土的初裂应力。     

紫外线与冻融循环作用下的混凝土耐久性研究

分别制作3种不同水灰比的面板混凝土试件,在紫外线辐射试验的基础上,以未经紫外线辐射的试件作为对照组,对各组经相同时间紫外线辐射后的试件进行冻融循环试验,并每间隔一定的冻融次数测定试件的质量及动弹性模量,根据试验结果,进行拟合分析,建立了考虑紫外线辐射的冻融循环损伤度模型。结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越小,质量损失率越小,相对动弹模量越高,混凝土的抗冻性越好;相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大;紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来;获得的冻融循环损伤度模型能够较好地反映经过紫外线辐射作用的面板混凝土的冻融循环损伤演变规律。     

掺钢和玄武岩纤维混凝土的冻融循环试验研究

钢纤维和玄武岩纤维能够有效提高混凝土耐久性,利用冻融循环试验,对掺钢和玄武岩纤维的混凝土抗冻性能及其冻融损伤计算模式进行研究。试验结果表明:混凝土抗冻性受到纤维种类和纤维体积掺量影响明显,当掺加体积率1.5%钢纤维和0.05%玄武岩纤维时混凝土抗冻性能最优,可达到F250等级水平。并对混凝土的冻融损伤机理和纤维的增强作用进行深入分析,确定了基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式和基于冻融累积损伤的冻融损伤计算模式。经过试验数据的对比分析,得出基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式精度更高,拟合而成的一元二次函数衰减模式比指数函数衰减模式具有更高的精度,相关系数均达到0.99以上,更适合用来预测纤维混凝土的冻融耐久性。     

历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土力学性能

通过对历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土进行单轴压缩试验,研究了荷载水平和溶液浓度对混凝土力学性能变化规律及侵蚀机理的影响,并与历经荷载后受硫酸盐侵蚀高强混凝土的力学性能进行了对比分析。分析结果表明:随荷载水平的增大,未侵蚀试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有减小趋势,而受浓度为5%和10%侵蚀试件的峰值应力和弹性模量均减小,峰值应变增大;相同荷载水平时,随溶液浓度的增大,混凝土的峰值应力和弹性模量减小,峰值应变增大;随着荷载水平和溶液浓度的增大,普通混凝土和高强混凝土的应力-应变曲线均有变饱满的趋势,普通混凝土的主要力学指标比高强混凝土变化更显著。研究结果可为在硫酸盐侵蚀环境下的受损伤混凝土结构设计提供一定的参考依据。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

冻融循环条件下岩石加卸荷力学特性研究

为了探究冻融损伤后岩石加卸荷力学特性,以砂岩为研究对象,对经历不同冻融循环次数的2种含水率砂岩进行加卸荷试验。研究结果表明:冻融作用后,砂岩受到损伤,在加卸荷作用下,裂纹的扩展方向改变,发育程度加剧,且在饱和组砂岩中表现明显;从裂纹的扩展方向和破裂面角度来看,加载状态下砂岩以剪切破坏为主,卸载状态下以张拉和剪切破坏为主;加载条件下,冻融作用对砂岩造成的损伤反映出砂岩的峰值强度损失和弹性模量损失逐渐增大,且饱和砂岩较天然砂岩略大;卸荷条件下,各循环次数砂岩卸荷变形模量与卸荷当量之间的变化规律基本一致,当卸荷当量约为80%时,变性模量下降显著,而卸荷当量保持一定时,卸荷变形模量随冻融循环次数增加而减小。另外设计的卸荷速率都较小,对变形模量影响不明显。试验结果可为寒区岩质边坡开挖工程提供借鉴。