再生保温混凝土冻融循环后抗压强度影响因素研究

采用5因素、3水平正交试验方案,以水灰比、再生骨料替代率、水泥用量、砂率、外加剂掺量为关联因素,再生保温混凝土立方体抗压强度为指标,对不同冻融循环次数(0、15、30、50次)后各因素变化对再生保温混凝土立方体抗压强度的影响进行研究,得到抗压强度与冻融循环次数之间的线性函数关系,并通过灰色度分析得出再生保温混凝土抗冻融循环的最佳配合比。试验结果表明:冻融循环后再生保温混凝土受压破坏模式与普通混凝土相似;随着冻融循环次数的增加,再生保温混凝土立方体抗压强度随之降低,50次冻融循环后,降低幅度为20.01%~33.15%;水灰比是影响冻融循环后再生保温混凝土立方体抗压强度的最敏感因素。     

冻融作用下玻化微珠保温混凝土的劈裂抗拉性能试验

在保温混凝土优化配合比的基础上,选定水灰比、水泥用量、砂率和外加剂掺量四个影响因素,设计正交试验,采用快冻法对混凝土进行0、15、30、50次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,确定混凝土强度及其退化特征。试验结果表明,0.50为最佳水灰比,经过50次冻融循环作用后,强度下降为初始值的66.7%。建立了冻融后保温混凝土劈裂抗拉强度值与冻融循环次数之间线性函数关系,并通过极差分析确定了水灰比是影响混凝土冻融后强度的主要因素。     

冻融循环作用下混凝土的冲击波传播特性

通过室内试验,研究了混凝土冻融循环次数、水灰比对其质量损失率、动弹性模量及冲击波波速的影响,同时分析了采用冲击回波法测试混凝土动弹性模量的可行性.结果表明:混凝土的质量损失率、动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而逐渐减小;混凝土水灰比越大,其质量损失越大,动弹性模量及冲击波波速越小;采用冲击回波法测定的混凝土动弹性模量与规范采用的共振法测定结果基本一致.     

硅烷表面防水混凝土抗冻性试验研究

对不同水灰比的普通混凝土试件和硅烷表面防水混凝土试件进行冻融循环试验和抗压性能试验,进而综合评定硅烷表面防水混凝土的耐久性及力学性能。试验结果表明,混凝土试件的抗冻性能与水灰比成反比;在相同冻融循环次数下,对混凝土进行硅烷表面防水处理可以提高其抗冻性及力学性能。     

再生混凝土抗冻融性能对比研究

为了进一步研究再生混凝土耐久性的各种指标,对再生混凝土的冻融循环抵抗性做了基础性试验研究。试验结合合肥市三条不同地区的城市道路改造的废弃混凝土资源,对再生混凝土性能进行了初步的研究与探讨。采用100%再生骨抖替代天然碎石和砂子制备再生混凝土,以水灰比0.42和0.45为变动因素。试验结果表明:不同水灰比的100%再生混凝土试件的冻融循环抵抗性与天然普通混凝土试件相比均较低;水灰比为0.42的再生混凝土构件和天然混凝土构件的抗冻融循次数均大于水灰比为0.45的混凝土构件。     

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。     

冻融循环下玻化微珠保温混凝土抗压性能试验研究

玻化微珠保温混凝土是适应我国建筑节能和结构自保温体系发展而提出的新型绿色建材,为了研究冻融对其抗压性能的影响,进行了冻融循环下的立方体抗压强度试验。在保温混凝土优化配合比的基础上,选定六个影响混凝土强度的主要因素,设计正交试验,采用快冻法对玻化微珠保温混凝土进行0、15、30、50次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,确定混凝土强度及其退化特征。试验结果表明:经过50次冻融循环后,水灰比为0.50的混凝土抗压强度降低为初始值的80.90%,运用回归分析法确定了抗压强度与冻融次数之间的定量关系表达式,通过极差分析确定水灰比是影响混凝土冻融后强度的主要因素。     

冻融循环作用下混凝土的受拉性能研究

采用不同强度等级的混凝土试件,通过快速冻融试验方法,对经过冻融损伤的混凝土单轴受拉性能和劈拉性能进行了试验研究,分析了冻融次数、混凝土强度等级对混凝土受拉性能的影响,建立了冻融后混凝土受拉峰值应力与劈拉强度的关系.结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的受拉力学性能和变形性能均呈明显的下降趋势;随着混凝土强度等级提高,各性能指标随冻融循环次数的增加,下降趋于缓慢.     

废弃砂浆粉对混凝土抗冻性能的影响

研究了废弃砂浆粉对混凝土抗冻性的影响,测试了不同水灰比及废弃砂浆粉掺量下冻融循环后混凝土的抗压强度、质量损失。结果表明,随着冻融次数增加,混凝土的质量损失率及抗压强度损失率增大,当水灰比低于0.44时,经25次冻融后,混凝土抗压强度略有升高;随着废弃砂浆掺量增加,混凝土的抗冻性能总体呈下降趋势,试验范围内,当水灰比低于0.44时,废弃砂浆粉掺量低于10%,可以提高混凝土抗冻性能。随着水灰比增加,相同条件下,混凝土的质量损失率及抗压强度损失率均呈增大趋势。     

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。     

碳化与冻融交替作用下的混凝土抗压强度

通过室内单一碳化、单一冻融,以及碳化与冻融交替作用下的混凝土耐久性循环试验,对比分析了混凝土相对抗压强度、相对动弹性模量和碳化深度等指标的变化规律.结果表明:在碳化与冻融交替作用下,混凝土相对抗压强度要比单一冻融作用时大,但增加程度有限;混凝土相对动弹性模量要比单一冻融作用时小,碳化深度则比单一碳化作用时大.碳化与冻融交替作用下的混凝土抗冻耐久性较之单一冻融作用下有所下降,抗碳化能力较之单一碳化作用下有所减弱.最后建立了碳化与冻融交替作用下以碳化时间和冻融循环次数为变量的混凝土抗压强度拟合模型.     

混凝土冻融循环的交流阻抗研究

研究了３种混凝土在冻融循环过程中交流阻抗谱的变化,据此以对混凝土在冻融循环过程中微结构的变化和混凝土经冻融循环而遭受破坏的机制有所了解,交流阻抗方法还可用于经少量冻融循环次数后对混凝土长期抗冻性能进行推测。     

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50 MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.     

混凝土冻融耐久性与气泡特征参数的研究

采用快速冻融法,研究了水胶比、粉煤灰掺量和气泡特征参数对混凝土冻融耐久性的影响.结果表明:随着水胶比增大,粉煤灰掺量增多,受冻融混凝土耐久性指数显著降低,质量损失逐渐增大.混凝土冻融循环次数与气泡平均半径呈对数关系,为了保证混凝土抗冻标号达到D300,气泡平均半径应小于150 m且弦长大于50 m气泡的体积分数应小于4.5%.混凝土冻融循环次数与气泡数量呈抛物线关系,即气泡数量存在一个最佳值,为3 500个/cm3左右.混凝土气泡间距越小,其冻融耐久性越好;当气泡间距小于240 m时,混凝土具有高冻融耐久性.     

自密实混凝土抗冻性能研究

通过宏观和微观两方面研究C60自密实混凝土抗冻性。宏观研究表明C60自密实混凝土不能经受300次快速冻融循环,需掺入引气剂以保证其抗冻耐久性,自密实混凝土抗冻性能与高强混凝土类似,冻融破坏的主要因素是在冻融过程中温度变化而产生的疲劳应力所造成。微观研究表明C60自密实混凝土的相对耐久性指数与混凝土含气量、气泡间隔系数及微观孔径分布存在一定关系。     

低温下碳纤维混凝土的试验研究

应用试验手段,制备了0.5％、0.8％、1.2％三种不同碳纤维掺量和不掺碳纤维的混凝土试件,对其在0、30、60、90次冻融循环条件下抗压强度和抗拉强度进行了对比试验。结果表明,碳纤维的掺加能提高混凝士的抗压强度和抗拉强度,掺量的大小与强度增加量的大小呈增函数关系;碳纤维的掺加能够降低混凝土在冻融条件下强度的损失率。同时,研究了低温下碳纤维混凝土中电阻率与混凝土应力的关系,为碳纤维混凝在寒冷地区桥梁结构健康监测的应用建立一定的理论基础。     

混凝土盐冻破坏机理(Ⅱ)：冻融饱水度和结冰压

研究了冻融循环条件下NaCl浓度(质量分数)对混凝土内部吸入溶液量和饱水度、溶液结冰膨胀率和结冰压的影响,继而对混凝土盐冻破坏机理进行分析.结果表明:随着NaCl浓度的增加,溶液结冰膨胀率和结冰压平衡值显著降低,但溶液结冰产生结冰压的临界饱水度显著提高;在NaCl溶液中进行冻融循环时,混凝土内部饱水度明显高于水中,且饱水度的增长主要取决于冷冻阶段吸入溶液量,与融化阶段关系很小;2%～6%NaCl溶液将产生最大结冰压,因此中低盐浓度引起的混凝土盐冻破坏最严重.     

湿筛混凝土冻融循环后性能的试验研究

对由水工三级配混凝土湿筛得到的湿筛混凝土,进行0、50、100、150、200、250次和300次快速冻融循环试验.测定不同冻融循环次数后的质量、超声波速度、相对动弹性模量、单轴抗拉强度,劈拉强度和单轴抗压强度及其变化特点.通过对试验结果的分析,建立了简单的数学公式,可为水工建筑物的设计、维修及其寿命预测等提供试验及理论依据.     

西藏水工混凝土抗冻性能的研究(续)

地处高寒地区的西藏，尽夜温差较大，水利水电工程中混凝土的冻融破坏非常严重。为研究解决这一工程问题，采用正交试验设计方法，就当地混凝土材料和引气剂设计了几种水利水电工程常用的不同强度等级混凝土。通过快速冻融试验，测试了冻融对混凝土的抗压强度、抗折强度及动弹性模量的影响，并通过显微测孔分析了混凝土的微现结构。最后，就不同因素对混凝土强度和抗冻性能的影响进行了评价，并提出了几种抗冻混凝土的推荐配合比。     

冻融对混凝土碳化的影响

为研究冻融对混凝土碳化的影响,对4种不同配合比混凝土先后进行冻融循环和加速碳化,测定其CaCO3含量,并采用Boltzmann函数拟合碳化深度值.结果表明,冻融作为混凝土损伤的动力源,加速碳化进程,循环次数越多,碳化后CaCO3含量和相应的碳化深度越大;在冻融和高浓度CO2环境下,粉煤灰的掺入增加混凝土碳化量,对混凝土结构不利.