荷载与冻融作用下的混凝土毛细吸水性研究

为研究持续荷载与冻融循环耦合作用对混凝土毛细吸水性能的影响,先对混凝土试块分别施加0f_c、0.3f_c、0.5f_c的应力作用(f_c为混凝土极限压应力),并在持载状态下进行0、25、50、100次的冻融循环试验,利用卡斯特瓶对该混凝土进行毛细吸水试验。结果表明:当作用于试块的应力水平小于临界应力值(介于0.3f_c与0.5f_c之间)时,混凝土的毛细吸水量较少,混凝土的抗渗透性能和抗冻性能较好;当应力水平大于临界应力值时,试块的毛细吸水量增加,当试块同时承受冻融循环作用时,两种作用交互影响混凝土试块的损伤,造成混凝土劣化速度急剧增加。     

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.     

氯盐与重复荷载共同作用下海工混凝土梁受弯性能退化分析

为研究氯盐与重复荷载共同作用下海工混凝土梁受弯性能的退化规律,选用硅灰、粉煤灰、纳米二氧化硅制备了3组共10根海工混凝土梁。通过两两自锚和在梁受拉侧设置吸水海绵的方式,实现了对试验梁施加重复荷载的同时进行氯盐干湿循环作用,经30次循环后对试验梁的受弯性能进行了评价。结合试验结果,提出了重复荷载作用下海工混凝土梁受弯承载力退化系数,并给出了海工混凝土梁受弯承载力退化计算公式。结果表明：对于仅进行氯盐干湿循环的梁,其荷载-挠度曲线发展与对比梁类似,且极限弯矩略有提高;对于氯盐和重复荷载共同作用下的梁,随着重复荷载水平的增大,梁的受弯裂缝开展及破坏形态未发生明显的变化,但其极限弯矩却出现了明显退化,同时梁的变形能力及其延性性能均呈现大幅下降;相同条件下,复掺粉煤灰和硅灰的海工混凝土梁受弯性能更优,且在氯盐与重复荷载共同作用下的受弯性能退化程度较低;通过试验实测结果与公式预测结果对比分析,验证了受弯承载力退化公式的合理性和有效性。     

沥青混合料复合小梁宏观与细观疲劳特性分析

为研究原路面加铺沥青混合料层后的整体疲劳性能,在模拟原路面的AC-16沥青混合料上加铺SMA-13沥青混合料制备复合小梁,对其进行弯曲试验,并使用数字图像相关（DIC）技术对复合小梁的不同层位进行细观分析.结果表明：复合小梁的疲劳寿命与试验温度、应力比、老化程度呈负相关关系;原路面为主要抵抗荷载的部分,加铺层则主要改善路面的功能性;复合小梁疲劳开裂过程可分为3个阶段,即损伤初始阶段、损伤发展阶段与损伤破坏阶段.     

压缩荷载作用下混凝土中氯离子扩散行为细观模拟

将外荷载作用的影响等效为外荷载引起的混凝土孔隙率的改变,来研究其对混凝土中氯离子扩散特性的影响,提出了压缩荷载作用下非均质混凝土氯离子扩散行为的细观模型.首先对混凝土在压缩荷载作用下的力学行为进行模拟分析;然后,将荷载作用后的"结果输出"作为氯离子扩散模拟的"初始输入"条件,以单轴压缩荷载为例,将混凝土看作由骨料、水泥浆体基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土在力学与物理耦合作用下的细观模型,研究了压缩荷载对混凝土中氯离子扩散特性的影响,得到了氯离子有效扩散系数与压缩应力水平之间的关系式,揭示了压缩应力水平的影响规律.     

重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋（SFCB）混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明：等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%～19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%～1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。     

荷载与冻融同时作用下HSC和SFRHSC的耐久性

探讨了荷载和冻融两种损伤因素同时作用下高强混凝土（ＨＳＣ）和钢纤维高强混凝土（ＳＦＲＨＳＣ）的性能。试验中对试件三分点加荷受弯的同时进行冻融循环，荷载比例为０、１０％、２５％、５０％，并进行了掺与不掺钢纤维的比较。试验结果和分析表明，荷载越大，混凝土能承受的冻融循环次数越少，相对动弹性模量下降也越快。钢纤维的掺入，使得混凝土能承受的冻融循环次数增加很多，并有效抑制了动弹性模量的下降。不同试件，不同破坏阶段，起主导作用的损伤因子不同。双损伤因素作用下混凝土的损伤速度远大于两种因素单独作用下损伤速度的简单叠加。     

冻融和盐溶液作用下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱割线泊松比的研究

通过对冻融循环和盐水-冻融循环复合两种环境下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的轴向抗压试验,研究环境对连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的割线泊松比-纵向应力曲线以及割线泊松比的影响。结果表明：在恶劣环境下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的割线泊松比-纵向应力曲线受环境因素影响而发生规律性变化,在极限割线泊松比环境影响因素分析的基础...     

弯拉荷载与冻融耦合作用下混凝土损伤劣化特性

为探究弯拉荷载水平和冻融环境对混凝土性能的影响,设计了弯拉荷载与冻融循环耦合试验体系,研究了混凝土在冻融循环和应力比分别为0%、10%、20%和30%条件下的宏观力学性能和抗冻性能的变化规律,采用硬化混凝土气孔结构分析仪、扫描电子显微镜探究了混凝土在弯拉荷载和冻融循环耦合作用下的破坏机理。结果表明,质量损失率和残余应变随着应力比和冻融循环次数的增加而增加,相对动弹性模量呈现出相反的趋势;随着应力比的增加,混凝土气泡直径增大、气泡比表面积和气泡间距系数减小;荷载和冻融循环会加剧混凝土的劣化,应力比越大,混凝土抗冻性越差。     

冻融荷载耦合作用下含开口裂隙砂岩宏细观损伤模型研究

开展宏细观尺度的岩石损伤演化规律是评价冻岩力学性质劣化过程的基础。以含开口裂隙砂岩为对象,从开口裂隙体积的角度,基于称重法提出宏观损伤变量的计算方法;结合长期冻融循环下岩样成分及物理力学性质变化特性,对张开孔隙率之差进行了合理修正,由此得到冻融作用下的细观损伤变量;考虑荷载作用下初始孔隙、裂隙压密的特点,采用统计损伤力学理论,建立荷载作用下细观损伤变量计算模型;并通过基于Lemaitre应变等效假设的宏细观总损伤计算方法,计算得到宏细观耦合总损伤;根据推广后的应变等价原理,构建了考虑初始压密段影响的总损伤本构模型。为了验证模型的合理性,采用预制的含0°,30°,45°,60°,90°倾角的裂隙砂岩岩样和完整砂岩岩样,开展多次冻融循环后的物理力学性质试验。研究结果表明：冻融循环次数较少时,冻融损伤变量增长较快,冻融损伤变量随循环次数的增加逐渐趋于稳定并缓慢增加;裂隙倾角对砂岩岩样内部微孔隙、微裂隙的扩展影响表现为损伤变量的增速不同,含45°倾角岩样的冻融损伤变量增速最大,冻胀力引起含45°倾角岩样的微孔隙、微裂隙扩展速率最快;细观总损伤模型和宏细观耦合总损伤模型曲线演化规律趋于一致,冻融...     

盐冻融循环对温拌胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响

为了研究冻融循环次数、盐质量分数和表面活性剂型温拌剂(SDYK)对胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响,采用小梁四点弯曲疲劳试验得到了冻融循环次数和弯曲劲度模量的关系,并结合疲劳寿命和能耗理论进行了分析.结果表明:胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命随着冻融循环次数的增加而降低;当盐质量分数为8%时,水的冻胀与盐的侵蚀耦合作用最强,混合料疲劳寿命最低;当盐质量分数超过8%时,会对水的冻胀有一定的抑制作用;加入温拌剂的胶粉改性沥青混合料的疲劳性能更好.     

干湿-冻融循环作用下沥青水老化的微观特性

模拟杭州夏季高温高湿、冬季微冻融的气候特点,在综合考虑循环次数、热、氧及水等因素的基础上,设计室内干湿-冻融循环试验,采用薄膜烘箱对基质沥青和SBS改性沥青进行短期老化,借助红外光谱(FTIR)与凝胶渗透色谱(GPC)分析了干湿-冻融循环作用下沥青特征官能团和相对分子质量变化,探究沥青水老化的微观特性.结果表明:随着干湿-冻融循环次数的增加,在热(60℃)氧化条件较为温和的情况下,基质沥青与SBS改性沥青中羰基的特征峰在FTIR图谱中变化较小,以至观测不到;亚砜基指数明显增大,丁二烯指数明显减小;数均相对分子质量、重均相对分子质量、分散度及大分子区(LMS)含量均逐渐增大.推荐采用亚砜基指数和LMS含量来定量表征沥青在干湿-冻融循环作用下的水老化程度.FTIR与GPC试验均表明,在水环境中,干湿-冻融循环作用将加剧沥青材料的老化;SBS改性沥青的抗水老化性能优于基质沥青.     

冻融循环作用后BFRC宏微观性能的灰熵法分析

通过玄武岩纤维混凝土(BFRC)的快速冻融试验和微观孔结构试验,研究了2种冻融介质(水和质量分数为3.5%NaCl溶液)条件下BFRC相对动弹性模量、冻融损伤度以及强度的变化规律,分析了孔结构参数(含气量、孔比表面积、气泡间距系数和气泡平均弦长)与BFRC抗压强度、抗折强度和冻融损伤度的关系,采用灰熵法探讨了BFRC孔结构参数对其抗压强度、抗折强度以及冻融损伤度的影响规律.结果表明:BFRC强度随其含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长的增加而减小,而冻融损伤度随上述3个孔结构参数的增加而增加;BFRC强度随其孔比表面积的增加而增加,而冻融损伤度随孔比表面积的增加而减小;对BFRC抗压强度、抗折强度影响最大的因素均为孔比表面积;影响BFRC冻融损伤度的主要因素为气泡间距系数和气泡平均弦长,这2个因素随冻融循环次数、玄武岩纤维掺量的变化而变化.     

荷载与冻融循环对CFRP高强混凝土界面黏结性能影响

通过双剪试验,研究了冻融循环和持续荷载共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)-高强混凝土界面的黏结性能.结果表明:冻融循环和持载作用均对CFRP-高强混凝土的黏结性能产生了不利影响,冻融循环使其极限荷载和极限黏结滑移显著减小,持载则降低了其黏结刚度;冻融循环和持载的共同作用使界面黏结性能退化进一步加剧,而有效黏结长度增加.此外,界面的破坏形式由树脂与混凝土之间的黏结破坏转变为表层混凝土的剪切破坏,说明冻融循环和持载作用引起的混凝土劣化是导致界面黏结性能降低的主要原因.