基于DIC的混凝土嵌入式BFRP筋拔出行为及黏结性能研究

基于数字图像相关（DIC）技术对混凝土内嵌入式玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）筋的界面黏结性能及其拔出过程开展了研究.采用数字图像采集处理技术获取了BFRP筋从混凝土表面拔出过程的应变场演变数据并计算了界面的黏结应力.结果表明：BFRP筋从混凝土表面拔出过程中，黏结应力与应变沿筋材呈现对称分布；随着拉拔荷载的增加，界面黏结应力、应变均不断增大，养护龄期为7 d的C50混凝土与BFRP筋的黏结界面在靠近加载端区域的最大应力和应变分别为3.3 MPa、0.020；与淡水河砂混凝土相比，当养护龄期达到28 d时，相同水胶比下海水海砂混凝土与BFRP筋界面黏结处的最大应力提高了19%左右；延长养护龄期可有效增大混凝土与BFRP筋的界面黏结应力；界面黏结应力和应变沿加载端到自由端呈线性下降趋势；拔出后加载端混凝土损伤严重，BFRP筋黏结段呈现部分纤维拉断剥离现象.     

钢纤维混凝土/老混凝土黏结劈拉强度的影响因素

通过135个钢纤维混凝土与老混凝土100 mm×100 mm×l00 mm立方体黏结试块的劈拉试验,研究了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度的影响,探讨了钢纤维混凝土与老混凝土的黏结机理.采用极差分析和方差分析的方法,分析了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度影响的显著性.结果表明,老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度都有显著影响,其中以表面粗糙度对劈拉强度的影响最为显著.提出了钢纤维混凝土与老混凝土黏结劈拉强度的计算公式.     

高性能混凝土板式构件的早期收缩特性及预测模型

以桥面板等高性能混凝土板式构件为研究对象,通过实验测试了板式构件不同截面厚度位置处早期收缩分布情况,探讨混凝土早期收缩变形与温度、湿度发展过程。结果表明,混凝土板式构件的内部厚度方向不同位置处的相对湿度随龄期都呈现逐渐减小趋势,并呈现两阶段特征,同时,混凝土板式构件早期收缩变形厚度方向不同步,导致板式构件表面产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会出现浅层裂缝,这与实际工程中发现的板式构件表面开裂情况相吻合。混凝土板式构件早期收缩变形与相同配合比混凝土的早期自由收缩变形进行比较,引入相对约束度并建立了混凝土板式构件早期收缩变形的预测模型,并验证了该模型的准确性,其特点是能预测高性能混凝土板式构件不同截面厚度位置的早期收缩变形,对控制混凝土桥梁板式结构的早期收缩裂缝具有实际意义。     

基于虚拟元-有限元耦合的隧道内道床干缩裂缝细观研究

为解释道床与盾构隧道管片产生脱空的现象，研究新混凝土在浇筑后由干燥收缩产生的裂缝机理。基于虚拟元推导任意多边形骨料的刚度矩阵格式，利用UEL子程序实现有限元与虚拟元的耦合计算，纯弯梁数值试验结果表明耦合法较有限元法计算效率明显提升，且具有较好的稳定性。在此基础上，建立细观尺度下新老混凝土的干缩数值模型，并通过圆盘干缩模型验证了模型参数。研究骨料和砂浆的应力分布、内部湿度与裂缝发展的对应关系以及新老混凝土表面和界面的应力发展。结果表明：①收缩过程中，骨料主要承受压应力作用，砂浆沿骨料边界的切线方向受骨料约束作用易形成收缩裂缝，在新混凝土表面首先出现大量微小裂缝，随后界面两端发生剥离; ②受表面下骨料的约束作用，新混凝土表面拉应力呈现“驼峰”分布。开裂后表面被划分为多个收缩区，收缩区边界受拉应力，内部受压应力；③界面的拉伸和剪切应力由两侧开始增加，并且随着界面剥离的增加不断内移。在界面内部未剥离区域内存在由界面附近骨料约束导致的局部压应力和剪切应力增大。     

PVA-ECC与既有混凝土黏结面抗渗及劈裂抗拉试验

采用相对渗透系数法和劈裂抗拉法,开展了聚乙烯醇纤维增强混凝土(PVA-ECC)与既有普通混凝土黏结面抗渗及劈裂抗拉试验,分析界面处理方式、界面剂种类和养护时间对黏结面抗渗性能及劈裂极限力的影响.结果表明:随着界面粗糙度的增加,黏结面渗透系数减小,劈裂极限力增大,抗渗性能和黏结性能得以提高;不同界面剂中,采用膨胀水泥浆处理的黏结面抗渗性能最好,而采用环氧树脂界面剂处理的黏结面劈裂极限力最大;养护时间从14d增加到28d时,刷毛平界面-膨胀水泥浆(S-P)复合试件的渗透系数下降了75.2%,劈裂极限力增大35.0%;PVA-ECC与既有普通混凝土黏结面的渗透系数与渗水后的劈裂极限力呈线性关系,且前者随后者的增大而减小.     

氯盐环境下粗糙度对混凝土加固梁界面性能影响研究

针对混凝土表面粗糙程度对纤维布加固性能影响的研究不多的现状,采用数显干分表仪器并结合分形理论,对混凝土黏结面进行量化处理,结果表明分形维数可以作为量化评定混凝土黏结面粗糙程度的一个参数。在此基础上分析氯盐环境下粗糙度对混凝土界面力学性能的影响。试验结果表明:混凝土表面越粗糙,抗剪切能力越强,界面破坏越延迟,界面能越大。不同粗糙度界面有效传递距离为100~120 mm,界面越粗糙,有效传递距离越大,黏结性能越好,粗糙度f5的试件比粗糙度f0的试件黏结强度提高78%,极限位移提高200%。氯盐环境下混凝土与碳纤维复材界面应力滑移曲线中,界面越粗糙,脆性区间越长,材料反映的脆性性质越多,而进入塑性阶段,6种界面的黏结滑移曲线均以不同斜率下降,最终以0.6~1.0 mm不等的滑移值撕裂破坏。     

养护温度对高强混凝土自收缩应变和应力的影响

通过对自由状态下高强混凝土自收缩应变和约束状态下自收缩应力的试验,考察分析了养护温度和水灰比对高强混凝土力学性能、自收缩应变和应力的影响.结果表明,养护温度越高,自收缩应变和应力的发展速度越快,其数值也越大;水灰比越大,养护温度对自收缩应力的影响越强;自收缩应力的发展速度小于自收缩应变的发展速度.     

HB FRP加固混凝土结构组合界面黏结特性

为揭示HB-FRP(hybrid bonded fiber reinforced polymer)加固混凝土结构多作用组合工作机制,设计了5组黏结作用组合试验.基于实测荷载-滑移关系、应变分布、黏结-滑移关系开展了界面黏结特性研究,提出组合界面黏结-滑移统一模型和黏结荷载表达式.结果表明:HB-FRP加固混凝土组合作用可拆分为FRP黏结混凝土、侧压力和FRP黏结钢板;组合界面的黏结应力发展不同步,FRP板下表面与混凝土的剥离早于FRP板上表面与钢板的剥离,叠合工作时序不同;由侧压力引起的界面摩擦应力随界面应力的发展而增加并趋于稳定;理论模型结果与试验结果具有较好的一致性,可用于计算组合界面的黏结荷载.     

谈混凝土工程中收缩裂缝原因及防治措施

1收缩裂缝的原因 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。     

聚合物水泥砂浆-碳纤维网格加固层与混凝土界面的黏结性能试验研究

为研究聚合物水泥砂浆(polymer coment mortar,PCM)-碳纤维增强复合(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)网格加固层与混凝土界面的黏结滑移关系和应力传递机理,对18个试件进行了拉拔试验,观测了其破坏形态和荷载-滑移关系,分析了CFRP网格的结点数、网格间距和不同类型的PCM对界面的黏结滑移和应力传递的影响。试验结果表明:低弹性PCM变形能力虽优于高强度PCM,但其在受拉过程中由于变形,易产生较大的应力,从而导致混凝土与PCM之间过早产生剥离破坏;CFRP网格在抗拉中起到约束滑移的作用,并随着网格间距的增加,横向网格筋的约束作用越显著;纵向网格筋的应变均呈现出从加载端到自由端逐渐减小的趋势,拉应力通过CFRP网格的结点依次传递给PCM和混凝土,其中第1网格结点的抗拉效果最明显;为使CFRP网格与PCM、混凝土有足够的黏结强度,即网格结点的应变分担率总和达到90%以上,则网格结点至少要3个及以上,且网格结点应随着网格间距的减小而增多。     

高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结劈拉试验研究＊

为了解界面处理类型、水泥复合砂浆及混凝土的强度等级这三个因素对水泥复合砂浆和混凝土粘结性能的影响,对高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结形成的标准试块进行劈拉试验。结果表明,随着混凝土强度和高性能水泥复合砂浆强度的提高,粘结劈拉强度随之提高,但粘结劈拉强度与它们的比值却随之下降,界面处理形成适当的粗糙度有助于粘结性能的改善。...     

新老混凝土粘结面冻融劈拉性能试验研究

采用新老混凝土粘结立方体试件，通过快速冻融试验探讨新老混凝土粘结面在水饱和状态下，冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂类型等对粘结面劈拉强度的影响。试验表明，粘结面劈拉强度随冻融循环次数的增加而降低，粘结面的粗糙度和界面剂对粘结面劈拉强度有不同程度影响，新老混凝土粘结面抗冻能力有待提高。     

高性能混凝土早期收缩开裂问题研究

根据理论和试验分析,对高性能混凝土早期收缩机理、早期开裂与早期收缩间关系,混凝土非均匀收缩等问题进行研究。结果表明：高性能混凝土早期收缩主要取决于表面水份蒸发和内部自干燥作用引起的相对湿度降低程度,同时与混凝土的弹性模量和龄期有关。混凝土收缩量越大、弹性模量越高、受拉徐变量越小,受约束程度越高,就越容易产生开裂。单面干燥条件下混凝土结构中存在明显的内外层非均匀收缩现象,从而使混凝土表层受拉,内部受压;水灰比越小,这种非均匀收缩现象越显著。     

钢-混凝土组合梁的收缩徐变效应分析

混凝土的自身收缩会在钢-混凝土组合梁中产生应力重分布,在收缩徐变的长期作用下混凝土梁可能会产生收缩裂缝。对于按无支撑法施工的钢-混凝土梁,采用弹性理论推导了混凝土梁的纵向拉应力和钢、混凝土之间的剪应力计算公式,并结合错位法分析了剪应力公式中的均剪弹性系数Ct,进而确定了剪应力值。算例分析结果表明,推导出的混凝土梁纵向拉应力和剪应力公式可以为混凝土梁的抗收缩和钢、混凝土之间的抗剪设计提供参考。     

高温后新老混凝土粘结的劈拉强度试验研究

通过对新老混凝土粘结试件在高温后进行劈拉试验 ,分析高温后粘结强度的变化及与粗糙度的关系 ,并同常温下的粘结强度进行分析比较 ,阐明了高温后粘结强度下降的机理。     

纤维格栅对新/旧水泥混凝土黏结性能的影响

为了研究纤维格栅类型、旧水泥混凝土与纤维格栅表面处理状况、粗集料最大粒径对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度的影响,对10组150mm×150mm×150mm的新/旧水泥混凝土黏结立方体试块进行劈拉试验.分析了试件的劈拉破坏过程,探讨了纤维格栅与新/旧水泥混凝土的黏结机理.结果表明:采用网格尺寸为5mm的玄武岩纤维格栅时新/旧水泥混凝土的黏结劈拉强度最大,旧水泥混凝土与纤维格栅表面处理状况对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度有较大的影响,而粗集料最大粒径对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度影响较小.     

冻融循环对新老混凝土粘结性能的影响

通过新老混凝土粘结立方体劈拉试验，研究新混凝土与经历冻融循环作用后的老混凝土粘结修补性能及新老混凝土粘结面抗冻融破坏能力。采用快速冻融试验，探讨冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂类型等因素对新老混凝土粘结性能的影响规律。在试验基础上，分析了冻融循环作用对新老混凝土粘结面的损伤机理，并对遭受冻融破坏的混凝土结构粘结修补给出了建议。     

混凝土在环形约束条件下的力学行为分析

介绍了一套高性能混凝土的约束收缩试验方法。用这种方法可以在试验室确定混凝土或砂浆的开裂龄期,以及因收缩被约束而产生的拉应力。试验采用了一套装有应变计的环形装置来分析混凝土在早龄期受拉时的力学行为。文中论述了混凝土约束收缩的测量方法和自生拉应力、弹性应变和徐变的量化的数学计算方法。     

混凝土的早期收缩机理与开裂条件研究

对混凝土收缩的研究进行了总结,并在此基础上对混凝土产生收缩的机理进行了深入探讨。混凝土产生收缩的原因是由于自干燥导致的弯液面曲率半径的减小和表面张力的提高。混凝土在发生开裂时的拉应力小于当时混凝土的劈裂抗拉强度。环形约束时,当拉应力达到劈裂抗拉强度的55%~62%时,混凝土发生开裂。试验室中可以根据约束混凝土拉应力的发展趋势和开裂的时间来预测工程中混凝土发生开裂的可能性。