氯盐环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土冻融损伤模型试验研究

研究了聚丙烯纤维掺量为0、0.8、1.0、1.2 kg/m~3的陶粒混凝土冻融后的抗冻性能及力学性能。结果表明:随着冻融循环次数增加,纤维陶粒混凝土的相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度均逐渐降低,掺加聚丙烯纤维可有效提高陶粒混凝土的抗冻性能;从相对动弹性模量、抗压强度指标分析,纤维掺量为1.0 kg/m~3时陶粒混凝土的抗冻性能较好;从劈裂抗拉强度指标分析,纤维掺量为0.8 kg/m~3时陶粒混凝土具有较好的延性;根据抗冻性能衰减规律建立了纤维陶粒混凝土的指数型冻融损伤模型,利用实验数据拟合得到了不同纤维掺量的冻融损伤方程。     

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。     

冻融损伤下煤矸石陶粒混凝土毛细吸水性能研究

通过冻融循环和毛细吸水试验,研究了冻融损伤和煤矸石陶粒取代率对混凝土毛细吸水性能的影响,并建立了考虑冻融损伤的煤矸石陶粒混凝土初始毛细吸水率预测模型。结果表明:煤矸石陶粒掺量对混凝土的吸水性具有明显影响,在冻融循环次数一定时,未掺煤矸石陶粒的混凝土吸水量最少,其次为煤矸石陶粒取代率为40%的混凝土。随着冻融次数的增加,煤矸石陶粒混凝土与普通混凝土的初始吸水率均增大,但二次吸水率变化趋势不同,煤矸石陶粒混凝土总体为先下降后趋于稳定,普通混凝土总体呈增加趋势。通过回归分析建立了考虑冻融损伤的煤矸石陶粒混凝土初始毛细吸水率预测模型,模型计算结果与实测结果符合较好。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

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。     

聚丙烯纤维橡胶混凝土的抗冻性能及损伤劣化模型

为提高寒冷地区橡胶混凝土路面的抗冻性能,延长其服役寿命,研究聚丙烯纤维掺量对橡胶混凝土抗冻性能的影响.结果表明:试件质量损失率在冻融初期呈负增长,相对动弹性模量和强度随冻融循环次数的增加均逐渐降低;聚丙烯纤维能提高橡胶混凝土的抗冻性能,对试件抗拉强度的提高效果优于抗压强度.根据损伤力学,定义了聚丙烯纤维橡胶混凝土的冻融...     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

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。     

冻融环境下硅烷防水混凝土渗透性试验研究

为研究冻融损伤对整体混凝土抗渗透性能影响,制备不同水灰比、不同硅烷乳液掺量的整体防水混凝土试件。在不同冻融循环次数下,测定不同试件相对动弹性模量以评价整体防水混凝土抗冻性能。同时,对经过不同冻融循环次数下的试件进行毛细吸水试验和氯离子侵蚀试验,并绘制毛细吸水曲线和氯离子含量曲线,以评价不同冻融损伤下整体防水混凝土的抗渗透性能。试验结果表明,随着硅烷乳液掺量的增加,整体防水混凝土的抗冻性能降低。但是在相同冻融循环次数下,整体防水混凝土仍较普通混凝土具有较好的抗渗透性能。     

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。     

掺聚丙烯颗粒混凝土抗冻性能试验研究

表面粗糙再生聚丙烯颗粒等体积代替细骨料0、4%、6%、8%,制作不同配合比的混凝土试件,试验选择慢冻法和快冻法,研究冻融0、30、60、90、120、150次再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度和动弹性模量变化规律和损伤情况,并分析抗冻性。结果表明:增加冻融次数,不同掺量的再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量均不断降低,损伤增大。适量掺加表面粗糙再生聚丙烯颗粒,可提升强度和动弹性模量,并有效抑制质量损失、强度劣化,提升抗冻性能。综合考虑混凝土抗冻性能,建议掺入表面粗糙的再生聚丙烯颗粒的最佳体积掺量为6%。     

盐侵蚀环境下浮石混凝土的冻融损伤模型

主要进行了LC20、LC30、LC40浮石混凝土在清水中和浓度为16.55%的氯化钠盐渍溶液中的快速冻融循环试验,计算出了各个强度浮石混凝土在不同冻融介质中的质量损失率和相对动弹性模量。利用origin对浮石混凝土在清水冻融和盐渍溶液冻融下的质量损失率和相对动弹性模量进行了拟合曲线分析,建立了以质量损失率和相对动弹性模量为损伤变量的冻融损伤模型,并预测了其剩余寿命,结果表明:浮石混凝土强度越大,抗冻耐久性寿命越长;清水冻融循环下浮石混凝土的抗冻耐久性寿命比盐渍冻融循环下更长。并且得出,相对动弹性模量比质量损失率更适合作为损伤变量来建立浮石混凝土的冻融损伤模型。     

冻融-氯盐耦合作用下整体防水混凝土耐久性试验研究

在研究冬季北方除冰盐地区或近海环境,考虑冻融损伤和氯盐侵蚀耦合作用下整体防水混凝土的耐久性能。将不同水灰比和硅烷乳液掺量的整体防水混凝土试件置于3%Na Cl溶液中,进行加速冻融循环试验,测定不同盐冻循环次数下的相对动弹性模量、质量损失和渗透性,以综合评价整体防水混凝土耐久性。试验结果表明,在冻融-氯盐耦合作用下,整体防水混凝土冻融损伤和质量损失均随着硅烷掺量和冻融循环次数的增加而增加,降低水灰比可以有效提高整体防水混凝土抗冻性。但是,在相同冻融循环次数下,整体防水混凝土仍较普通混凝土具有更好的抗渗透性,并且抗渗透性随着硅烷乳液掺量的增加而提高。     

混杂纤维混凝土冻融耐久性与损伤模型研究

采用钢-玄武岩纤维增强混凝土的技术方法,通过冻融循环试验,研究了钢纤维与玄武岩纤维相互混杂对混凝土抗冻性的影响规律及其冻融损伤模型。研究结果表明:不同的纤维掺量对混凝土抗冻性影响较大,当钢纤维体积掺率为1.5%、玄武岩纤维体积掺率在0.05%左右时,混凝土的抗冻性最好,达到了F250以上水平;分析了混杂纤维混凝土的冻融损伤机理,分别以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量建立了混杂纤维混凝土的冻融损伤模型,发现动弹性模量衰减模型优于冻融累积损伤衰减模型,且二次项函数模型比指数函数模型具有更高的拟合精度。     

煤矸石混凝土抗冻性能试验研究

用煤矸石陶粒、陶砂以不同比例取代普通混凝土粗、细骨料配制了轻骨料混凝土,通过正交试验及极差分析法,研究了煤矸石陶砂、陶粒掺量的不同对轻骨料混凝土的抗冻性能的影响,得出了不同取代率下的最优配合比。研究结果表明,陶砂对混凝土性能影响最为显著,随着陶砂掺量的增加,轻骨料混凝土抗冻性能"先提高,后降低,再提高",陶粒掺量在0~60%阶段抗冻性能逐渐降低,在60%~90%掺量阶段抗冻性呈现提高的趋势,30%掺量以内的粉煤灰对混凝土抗冻性影响最小,并随着粉煤掺量的增加轻骨料混凝土抗冻性能有所增加。各因素影响煤矸石混凝土抗冻性能的大小程度依次为:煤矸石陶砂影响大于陶粒影响,粉煤灰影响最小。100次冻融循环后抗冻性能较好的为第6组即A2B2C4(陶粒30%,陶砂30%,粉煤灰30%)、第9组A3B1C3(陶粒不掺,陶砂60%,粉煤灰20%)。     

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。     

大掺量粉煤灰混凝土在海水中冻融循环后的试验研究

为研究粉煤灰混凝土的抗冻性能,研究了水胶比为0.35,粉煤灰掺量为52%的大掺量粉煤灰混凝土在海水中的抗冻性能,利用混凝土快速冻融试验机,对海水中粉煤灰混凝土分别进行了0、100、200、300、400次快速冻融循环试验,并对冻融循环后的混凝土进行了单轴压力学性能试验。测得了冻融循环后混凝土的质量损失,动弹性模量以及单轴抗压强度。根据试验结果,系统地分析了冻融循环次数对大掺量粉煤灰混凝土单轴抗压强度的影响。结论表明:随冻融循环次数的增加,海水中大掺量粉煤灰混凝土的单轴强度逐渐降低,并具有一定规律性。这些结论可以为粉煤灰混凝土在寒冷地区海工混凝土构筑物的应用提供理论依据。     

孔隙结构对掺加陶瓷粉混凝土抗冻性的影响

利用陶瓷粉作掺料替代水泥,复掺矿粉配制混凝土,对其每25次冻融循环后测定混凝土质量、抗压强度以及动弹性模量,分析其抗冻性,建立冻融损伤模型并进行寿命预测,通过核磁共振(NMR)测试分析混凝土冻融前后微观孔隙特征,引入灰熵理论将微观孔隙结构与混凝土耐久性联系起来,得到影响陶瓷混凝土抗冻性的主要影响因素,并在此基础上建立冻融后混凝土抗压强度预测GM模型。结果表明:冻融循环后期掺加陶瓷粉的混凝土质量、强度以及弹性模量损失较小,抗冻耐久寿命最高可达到32年;混凝土T2谱面积、孔隙度、自由流体饱和度以及大孔径孔隙随冻融循环的进行而增大,陶瓷粉加入可减轻孔隙结构劣化程度;主要影响陶瓷粉混凝土抗冻性的孔隙特征参数为孔隙度、束缚流体饱和度和0.05～0.2μm孔径,由此建立的GM模型的平均相对误差为4.43%。     

冻融劣化作用下煤矸石陶粒混凝土力学性能衰变规律研究

为研究冻融劣化作用下,煤矸石陶粒混凝土力学性能的衰变规律,采用快冻法探究冻融次数和水灰比（0.35、0.45、0.55）对煤矸石陶粒混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度等力学性能衰变规律的影响。此外,以冻融劣化下抗压强度损伤值为损伤变量,建立不同水灰比的煤矸石陶粒混凝土强度衰变模型。研究表明：煤矸石陶粒混凝土的力学性能与冻融次数成反比,即随着冻融次数增大,其力学性能逐渐降低。随着水灰比的增大,煤矸石陶粒混凝土的力学性能衰减幅度呈现逐渐增大趋势。建立的强度衰变模型符合性较好,精度较高。本研究成果可以为冻融劣化作用下煤矸石陶粒混凝土性能研究提供参考。     

冻融损伤对混凝土断裂性能的影响研究

制备水灰比为0.4和0.5的普通混凝土和掺引气剂混凝土,通过冻融循环试验、楔形劈裂试验,及CONSOFT软件逆向分析和拟合,研究了冻融循环损伤对混凝土断裂能及其应变软化的影响。结果表明,100次冻融循环后水灰比为0.4和0.5的普通混凝土相对动弹性模量分别下降30%和55%,而掺加引气剂混凝土几乎无动弹性模量损失;冻融循环后,混凝土断裂能显著下降,水灰比为0.5的普通混凝土100次冻融循环后断裂能损失71%,水灰比0.4时下降超过50%,极大削弱了混凝土的软化韧性;掺加引气剂混凝土具有良好的抗冻能力,虽然断裂能也随冻融次数的增大而降低,但基体内部大量气泡的存在使混凝土弹性变形能力增大,从应变软化性能来看,其抗拉强度较普通混凝土高得多,呈现较好的韧性。