考虑弯拉荷载损伤的混凝土碳化性能试验研究

利用自行设计研制的长期弯曲持载装置,以不同应力水平下的弯拉荷载为基准,对不同粉煤灰掺量的钢筋混凝土试块进行受荷状态下的快速碳化试验,探讨粉煤灰掺量、弯拉荷载等因素对钢筋混凝土碳化性能的影响。研究结果表明:钢筋抑制了混凝土的碳化,且这种影响随碳化时间增大而减弱;粉煤灰掺量越大,混凝土碳化越严重,粉煤灰掺量和混凝土碳化深度符合线性关系;弯拉荷载越大,混凝土抗碳化能力越差,在荷载为40%～60%极限弯曲荷载时最明显,弯拉应力影响系数和弯拉荷载应力水平符合指数关系。     

混凝土在弯曲应力作用下碳化进程的研究

研究了混凝土试件在弯曲应力作用下截面的碳化进程以及碳化深度与裂缝几何形态的相关关系.研究结果表明:在弯曲应力作用下,截面开裂部分的碳化深度明显高于未开裂和受压区的碳化深度,但裂缝内部的碳化深度与裂缝的表面张开宽度并无明显相关关系,试验数据统计结果显示裂缝对碳化深度的放大系数为2.08.同时比较了弯曲裂缝内部碳化深度测量...     

弯曲应力损伤下钢筋混凝土抗碳化性能研究

通过自行设计研制的长期弯曲荷载持载装置,对4种不同粉煤灰掺量的钢筋混凝土构件进行弯曲应力损伤下的快速碳化试验。测量构件碳化深度,研究粉煤灰掺量、弯曲应力水平对其产生的影响,提出钢筋混凝土碳化损伤拉压影响系数,并分析拉应力下素混凝土和钢筋混凝土碳化损伤的差异。研究结果表明:粉煤灰掺量的增大会提高构件碳化深度;弯拉应力加剧了构件碳化损伤,弯压应力抑制了构件碳化损伤;拉应力作用下素混凝土和钢筋混凝土构件在碳化深度和碳化损伤趋势上均有所差异。     

荷载作用下粉煤灰混凝土一维、二维碳化研究

对不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)、不同应力比(0.20,0.35,0.50,0.65,0.80)下高性能混凝土一维和二维碳化规律展开研究;建立了荷载作用下二维碳化测试方法;定义了二维碳化交互系数;研究了不同应力比对交互系数的影响规律。试验表明:一维、二维碳化深度随着应力比的提高而增加,碳化28 d时(相当于自然碳化50 a),应力比为0.8时的一维、二维碳化深度分别是应力比为0时的1.61倍、1.39倍;同时,碳化深度服从应力比的指数函数关系;混凝土二维碳化具有显著的交互作用,荷载作用下的二维交互系数明显小于不受力时的交互系数,并且随着应力比的增加,其数值有变小的趋势。混凝土加载状态下的一维和二维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

荷载作用下双掺混凝土碳化机理的试验与数值研究

围绕着含有两种矿物掺合料混凝土(粉煤灰和矿渣)在碳化和静力荷载耦合作用下的劣化过程和机理,揭示了掺合料对混凝土碳化深度、抗折强度的影响规律,同时分析了不同弯曲荷载应力对混凝土碳化深度的影响,并应用多物理场耦合有限元软件COMSOL Multiphysics进行求解。研究结果表明:对于单掺粉煤灰的试件,其抗碳化性能随着掺量的增加而降低;而对于单掺矿渣的试件,矿渣含量为10%时,其抗碳化性能最好,然而当矿渣含量达到40%时,其抗碳化能力大幅降低;对于双掺试件,在任一掺合料取代率达到40%时,抗碳化能力有着显著的降低;在一定应力范围内,弯曲拉应力能显著提高混凝土的碳化深度,而弯曲压应力改善了混凝土的抗碳化能力;COMSOL模拟显示碳化深度试验值和模拟值较为吻合。     

复合助剂改性混凝土的碳化性能

采用正交试验方法,研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土碳化性能的影响规律。结果表明:水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量4个因素对混凝土的碳化性能影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;胶粉掺量对混凝土碳化的影响存在两个拐点,4%时混凝土的抗碳化性最差,8%时抗碳化性最好;随着消泡剂掺量的增加,碳化深度逐渐减小。最后,通过试验数据分析和查阅文献取值建立复合助剂改性混凝土的碳化模型,经游程检验,在显著性水平a=0.05下其相关关系显著。     

HCSA膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能影响

本文研究了自然条件下,不同膨胀剂掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响,并研究了早期养护时间对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响。结果表明,在自然碳化条件下,70d龄期之前,碳化深度增长较快,而后随着龄期的逐渐延长,碳化速率逐渐变缓,180d到360d龄期之间,碳化深度已出现下降趋势;适量的HCSA膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土的早期抗碳化能力的改善有一定的作用;与未掺加膨胀剂的大掺量粉煤灰混凝土相比,6%HCSA膨胀剂掺量的混凝土抗碳化能力最好,8%的次之;对于大掺量粉煤灰混凝土7d的湿养护是必要的。     

施工过程中混凝土配合比设计及耐久性试验

为研究施工过程中的最佳混凝土配合比,分别以改变硅灰和钢渣掺量为例,进行了研究。通过试验得出:随着硅灰掺量的增加,混凝土抗碳化能力缓慢增加;在掺入硅灰的情况下,随着钢渣的增加混凝土的碳化深度迅速减小,从而提高了混凝土的抗碳化能力;当钢渣和硅灰掺量都一定时,水胶比越大,氯离子扩散电通量也越大。根据试验结果,建议施工过程中混凝土同时掺入硅灰和钢渣,并在满足工程质量的情况下降低混凝土的水胶比。     

粉煤灰对受弯开裂钢筋混凝土内氯离子侵蚀的影响

为了研究粉煤灰掺量对受弯开裂钢筋混凝土中氯离子侵蚀过程的影响,采用三点受弯的方法将粉煤灰掺量(质量分数)分别为0%,15%和30%的混凝土梁进行两两自锚,并将不同开裂状态下的试验梁放置于5%(质量分数)的NaCl溶液中进行干湿循环侵蚀试验.结果表明：干湿循环作用下,受弯开裂混凝土的表层对流区深度在10~20mm,且随着裂缝宽度的增加,对流区深度逐渐增大;混凝土的氯离子渗透性能随着弯曲裂缝宽度的增大而提高;粉煤灰掺量在15%以上时能有效改善开裂混凝土的抗氯离子渗透性能,其等效氯离子扩散系数是普通混凝土的1/8~1/6;扩散分析时,混凝土损伤劣化效应系数K与裂缝宽度w,粉煤灰掺量f可用指数关系进行拟合.     

煤矸石掺量对混凝土耐久性影响研究

主要研究煤矸石掺量对混凝土性能的影响。试验选用煤矸石按照20%、40%、60%、80%、100%的掺量取代碎石制备C30、C40的混凝土,探索研究煤矸石掺量对混凝土强度、抗冻性、抗渗性和碳化性能的影响,并对煤矸石的碱活性进行验证。试验结果证明,煤矸石的掺量大小对C30混凝土和煤矸石掺量在60%以下时的C40混凝土强度影响不大;但是当煤矸石掺量在60%以上时,C40混凝土强度明显降低;混凝土碳化试验结果表明,7 d龄期碳化深度无明显变化,而随着煤矸石掺量的增加28 d龄期混凝土碳化深度增大了11~17 mm;混凝土抗渗性能随着煤矸石掺量的增加渗水高度最大增加35 mm,电通量增大到普通混凝土的1.5~1.7倍。煤矸石混凝土的碱活性测试结果显示,华龙集团的煤矸石不具备碱活性。     

钢纤维混凝土碳化性能的研究

钢纤维混凝土(SFRC)是一种以混凝土为基体的新型复合材料,其抗碳化性能优于普通混凝土.通过改变钢纤维掺量和碳化龄期,对钢纤维混凝土的碳化性能进行了试验研究,得出了钢纤维对混凝土抗碳化性能的增强机理,以及钢纤维体积掺量、混凝土强度、二氧化碳浓度和碳化龄期对混凝土碳化深度的影响,并提出了钢纤维混凝土碳化深度的计算公式.     

考虑碳化的地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型研究

长期服役的地铁盾构隧道内表面混凝土会产生碳化现象,从而改变纵缝接头的受力性能。针对地铁盾构隧道服役期混凝土碳化典型工况,考虑接缝面细部构造、正常及碳化混凝土不同非线性受力特性、接缝面接触特性以及螺栓预紧等因素,构建可以表征接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态的纵缝接头抗弯力学模型,并结合纵缝接头抗弯足尺试验对碳化后地铁盾构隧道纵缝接头的力学性能进行对比分析,验证工程设计适用性。研究结果表明：采用全积分形式进行纵缝接头混凝土本构关系运算,适用研究混凝土碳化的影响;负弯矩作用下,内表面边缘混凝土接触之前,混凝土碳化无明显的影响;接触之后,随着碳化厚度增加,螺栓应变、接缝张开量及压缩量等最大值均增大,极限弯矩也相应增大,但增幅不断减小;轴力不会对碳化后的纵缝接头力学性能产生明显耦合影响。     

混凝土结构裂缝处的碳化分析

混凝土结构的裂缝，加速了裂缝处混凝土的碳化，对混凝土结构的耐久性造成影响．分析了裂缝处混凝土碳化特点，在讨论影响裂缝处混凝土碳化因素的基础上，给出了裂缝处混凝土碳化深度的经验计算公式，以实测数据为基础，建立了裂缝处混凝土碳化深度的随机过程模型，为以承受静载为主的混凝土结构裂缝处碳化深度的预测提供了一个可靠的方法．     

机制砂混凝土抗弯曲疲劳性能研究

开展了机制砂混凝土(MSC)与河砂混凝土(RSC)在5种应力水平下的等幅弯曲疲劳试验,进行了混凝土弯曲疲劳寿命的Weibull分布检验,拟合了用于确定等幅荷载下弯曲疲劳寿命的SN-Pf方程,并对混凝土界面过渡区进行了显微分析.结果表明:MSC和RSC的弯曲疲劳寿命分布均符合两参数Weibull分布,MSC弯曲疲劳寿命离散性整体小于RSC;在相同应力水平下,MSC的抗弯曲疲劳性能优于RSC,且其弯曲疲劳寿命的应力水平变化敏感性小于RSC;弯曲疲劳寿命为2×106次时,MSC的弯曲疲劳强度折减系数为55%,RSC的弯曲疲劳强度折减系数为53%;MSC界面过渡区显微硬度大于RSC,且界面过渡区密实性更好.     

高性能水泥基材料的耐久性能及其微观结构

采用加速扩散法、Na2SO4溶液浸泡法、快冻法、快速碳化法分别研究了普通混凝土(Ordinary Concrete,简称OC)、高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)、低渗透混凝土(Low Permeability Concrete,简称LPC)、无细观界面过渡区水泥基材料(Meso-inter-facial transition zone-free cement-based materials,简称MIF)等4种水泥基材料的抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能、抗碳化性能。结果表明:OC、HPC、LPC和MIF的抗氯离子渗透性能、抗冻性能和抗碳化性能排列顺序均为:MIF>LPC>HPC>OC,而HPC、LPC和MIF均有较好的抗硫酸盐侵蚀性能。同时,孔结构分析表明:就孔隙率、最可几孔径、孔径≥50 nm的孔含量而言,OC、HPC、LPC和MIF的排列顺序均为:MIF相似文献   

无熟料矿渣水泥混凝土碳化特性研究

无熟料矿渣水泥混凝土(NSC)是一种新型水泥混凝土,其碳化性能取决于水淬高炉矿渣的碱度、化学成分、玻璃化率以及激发剂的种类和数量.以石膏和石灰作为激发剂配制NSC后进行快速碳化试验.结果表明,NSC的碳化程度普遍大于普通混凝土,主要原因在于NSC在水化过程中几乎不生成Ca(OH)2.但添加少量的防碳化剂后,其碳化程度与普通混凝土基本相同.     

再生混凝土抗碳化性能试验研究

为了研究再生混凝土的抗碳化性能,系统分析了水灰比、水泥用量、再生骨料取代率、原始混凝土强度及矿物掺合料等对再生混凝土碳化深度的影响规律,并采用有限元方法对再生混凝土的碳化进行了数值模拟。研究结果表明：再生混凝土的抗碳化性能在相同水灰比的条件下略低于普通混凝土,再生混凝土的抗碳化性能不仅受水灰比和水泥用量的影响,还受到再生粗骨料取代率及其强度的影响,再生混凝土碳化深度与碳化时间的平方根成正比,在一定范围内添加矿物掺和料可降低再生混凝土的碳化深度。     

混凝土表面碳化与应力腐蚀关系的实验研究

因高龄混凝土表面碳化,破坏了钢筋周围的钝化膜以及碳化层(CaCO3),随时间推移逐渐由脆性转为塑性,塑性裂纹扩展导致钢筋锈蚀,从而使得混凝土结构承载能力降低。通过对多栋在役80 a的混凝土建筑的调查检测与室内实验,分析高龄混凝土结构表面碳化发展机理。介绍了高龄混凝土回弹值与表面碳化深度的调查分析、碳化深度与强度的实验对比、表面碳化对混凝土梁承载能力的影响实验。结果表明:普通混凝土的表面碳化速度与结构应力状态密切关联,只有处于低应力状态的混凝土,才有可能达到理想的在役年限。该结论对于正确评估混凝土结构的寿命提供了实验依据。     

混凝土中氯离子侵蚀与碳化的相互影响

设计了两组对比试验,结合扫描电镜分析方法,分别研究了碳化与氯离子侵蚀的相互影响,结果表明:碳化使氯离子扩散系数略有降低,在碳化区前沿形成了氯离子局部浓度峰值,而氯离子侵蚀细化了混凝土的孔隙结构,使混凝土抗碳化能力显著增强.进一步分析发现,碳化对氯离子侵蚀的影响存在着正负效应.阻碍方面,碳化产物填充了混凝土孔隙,阻止氯离...     

混凝土回弹检测结果偏差研究

指出现行无损检测规程把碳化深度作为一个参量用来克服某些混凝土回弹法测强的影响因素,通过某一回弹法测强课题研究中偶尔发现的混凝土表面层中性化现象,揭示了回弹法检测中假碳化现象对混凝土检测强度评判的误区.