再生骨料混凝土吸湿性能及对干燥收缩的影响

根据孔隙结构理论设计了测量材料润湿性能的装置,测试了再生骨料取代率,减水剂、膨胀剂、粉煤灰掺量对再生骨料混凝土吸湿量的影响曲线,并通过曲线拟合给出不同配合比再生骨料混凝土等温吸湿曲线函数关系式;提出可由初期吸湿曲线来计算材料与水接触角大小,并分析了其对再生骨料混凝土干缩性能的影响.研究表明:再生骨料、减水剂的添加可减小混凝土的接触角,增加混凝土的干缩值;粉煤灰的添加改善了混凝土孔隙结构,能降低与水润湿性,有利于抑制混凝土收缩;减水剂的添加减小了再生骨料混凝土的接触角;膨胀再生混凝土收缩机理不能单用材料润湿性和孔隙结构理论来解释.     

自然环境条件下混凝土孔隙水饱和度分布

混凝土保护层孔隙水饱和度是混凝土结构钢筋腐蚀寿命预测模型的关键参数。实验室环境条件下建立的空气相对湿度RH与混凝土孔隙水饱和度之间的关系RH~Sat曲线不适于直接描述混凝土孔隙水饱和度。通过对7组不同厚度砂浆试件做154 d孔隙水饱和度测量,试验建立自然环境条件下混凝土保护层孔隙水饱和度分布曲线。并应用于预测钢筋锈蚀速度,钢筋腐蚀速度预测值与试验实测结果符合良好。     

混凝土芯水泥土桩的质量检测

针对混凝土芯水泥土搅拌桩处理深厚软土路基的工程实例,采用载荷试验方法测量混凝土芯的轴力、侧摩阻力、桩土应力比和孔隙水压力等参数,检测和评价混凝土芯水泥土搅拌桩的施工质量.     

水压力环境中混凝土经历循环荷载后的抗压强度

研究了水压力环境中混凝土在经历循环荷载后的动态压缩强度,分析了水压力和循环次数对混凝土强度的影响。试验应变速率为10~(-5)/s、10~(-4)/s、10~(-3)/s和10~(-2)/s,水压为0~10 MPa。试验结果表明,在不同水压力下饱和混凝土的强度都随应变速率提高而增加,也随水压力提高呈增加地趋势。在相同水压力下,应变速率越高,混凝土强度提高越显著。饱和混凝土经过循环荷载后,其强度随荷载循环次数的增加呈现出先提高后降低的现象。应变速率越高,混凝土强度最大时所对应的荷载循环次数也相应增加。还构建了饱和混凝土强度与应变速率、水压力的关系,其与试验数据吻合较好。进一步引入了管道孔隙模型,并基于汞压法的原理和孔隙分布特点,考虑混凝土孔隙的微观结构解释了孔隙水对混凝土强度的作用机理。     

考虑超孔隙水压力的桩土界面直剪试验研究

采用大型恒刚度直剪仪,系统研究超孔隙水压力对黏性土中桩土界面剪切性能的影响。根据制定的测试超孔隙水压力方案,对4个粗糙度等级(混凝土表面锯齿状峰谷距为0、2、4、6mm)的不同含水率黏性土中桩土界面在不同剪切速率下进行剪切试验。针对界面粗糙度、黏性土含水率、剪切速率3个变化参数对界面抗剪强度的影响进行分析。结果表明：界面粗糙度越大,界面超孔隙水压力越小,有效法向应力越大,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性越大,桩土界面抗剪强度越大;黏性土含水率越大,界面超孔隙水压力越大,有效法向应力越小,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性不能完全发挥,桩土界面抗剪强度反而减小;在剪切速率0.4~1.0mm/min范围内,剪切速率越大,界面超孔隙水压力增幅较小,有效法向应力变化不大,桩土界面抗剪强度虽有减小,但不同剪切速率下超孔隙水压力对桩土界面抗剪强度的影响不明显。     

复杂应力状态下孔隙水压力对混凝土抗压强度的影响

将Terzaghi(太沙基)有效应力原理引入到饱和混凝土力学性质的研究中,探讨复杂受力环境下孔隙水压力对混凝土抗压强度的影响机制,建立了符合混凝土材料自身微结构特点的有效应力原理表达式,推导出三向一般应力状态下的孔隙水压力系数公式,用其预测不同围压下混凝土的抗压强度,并在应力空间压子午面内定量描述干燥混凝土及饱和混凝土基体真实应力加载路径的变化,所得到的趋势与试验结果相吻合.研究表明:孔隙水压力的存在改变了混凝土基体真实应力在应力空间的加载过程,从而改变了混凝土材料应力达到峰值时所对应的抗压强度;与干燥混凝土相比,准静态工况下饱和混凝土在各种应力状态下的抗压强度均有所降低,且受初始静水压力、孔隙率及加载路径的影响.从基体真实应力的角度揭示了复杂应力状态下孔隙水压力对饱和混凝土抗压强度的影响机理.     

非常早期混凝土塑性收缩开裂时的抗剪和抗拉强度

塑性收缩开裂(PSC)是混凝土最早的开裂形式,研究表明,出现这种形式的开裂,主要原因为:混凝土结构在非常早期阶段(浇筑后2~10 h)未进行有效养护,使得表面孔隙水的蒸发率过高而引起孔隙水吸力,进而导致开裂所致。然而,孔隙水的总吸力、基质吸力和渗透吸力之间的内在联系却没有明确的表述和理论证明。本文基于热力学理论首先推导了等温条件下,孔隙水总吸力、基质吸力和渗透吸力的热力学方程,在理论上证明了:非常早期混凝土塑性收缩开裂时,孔隙水总吸力等于基质吸力和渗透吸力之和;进而得到非常早期混凝土颗粒材料受孔隙水作用时的有效应力与抗剪强度的表达式;并基于Griffith和Griffith-Brace破坏准则,推导了非常早期混凝土颗粒材料的抗拉强度表达式。     

碎石化层孔隙水压力研究

旧水泥混凝土路面再生技术之一——碎石化已经被广泛应用于道路工程中,但碎石化层孔隙水压力因加载方式不同对路面基层的影响则不同。因此,建立了饱水状态下碎石化层有限元模型,得到了动荷载作用下碎石化层孔隙水压力,并分析了对孔隙水压力的影响因素,对4种典型结构的孔隙水压力进行了对比。研究结果表明:在加、卸载过程中,碎石化层顶部孔隙水压力从正值变化至负值;计算点位自上而下选取时,孔隙水压力峰值先减小后增加,然后再减小;碎石化层顶部孔隙水压力随着面层厚度和模量、基层模量的增加而减小,随着基层或面层渗透系数、荷载以及车辆行驶速度的增加而增加。     

防冻外加剂在冬季施工中的应用

冬季混凝土施工如不采取一定措施．就会因冻害造成工程质量事故。混凝土冻害主要是由于受冻融循环作用造成的。在施工后的混凝土硬化初期，强度很低，内部存有一些孔隙并含有尚未与水泥化合的自由水，这时如遇到冰冻，靠近混凝土表面孔隙中自由水冻结成冰，体积膨胀并对孔壁产生压力．     

甲酸钾除冰液作用下机场道面混凝土单面冻融试验研究

采用单面冻融法,研究了不同甲酸钾除冰液浓度作用下机场道面混凝土冻融前后的性能,并对机场道面混凝土表面剥落物质量、介质吸入率、超声波相对动弹性模量和孔结构进行了测定。结果表明：在除冰液作用下,混凝土的孔隙水饱和度显著提升,使混凝土冻融后的破坏程度加剧;在除冰液浓度作用下,混凝土冻融时的表面剥落物质量和介质吸入率与冻融介质的性质及混凝土孔隙水饱和度有关,大小顺序皆为：6%>12%>24%>0,超声波相对动弹性模量与混凝土内部结构复杂程度有关,除冰液浓度对超声波相对动弹性模量下降影响大小顺序为：24%>6%>12%>0;随除冰液浓度（6%、12%、24%）增加,单面冻融后混凝土的平均孔径呈先增大后减小的趋势。     

正冻多孔介质耦合模型研究

 通过分析多孔介质孔隙水的相变过程,研究孔隙冰与孔隙水含量随温度改变的变化规律,建立描述冷冻条件下孔隙冰与孔隙水饱和度的数学关系式。通过引入低温多孔介质有效孔隙压力概念,建立基于多孔连续介质力学理论的低温多孔介质孔隙压力变化的耦合模型,提出低温冻结情况下饱和非饱和多孔介质的体积热膨胀系数表达式。应用现有的试验成果论证此研究模型的正确性。研究成果表明建议的模型能够正确地模拟正冻孔隙介质的有效孔隙压力和骨架应力,并能反映冻胀融缩的变形特点,为科学研究低温多孔介质的应力与变形特点提供合理可靠的方法。     

反压对土体强度特性的影响试验研究及其影响机理分析

为提高试样饱和度,室内试验普遍采用反压饱和法,但现行规范中对其反压大小未做具体规定。该文利用竖向-扭转双向耦合剪切仪及全自动真三轴仪,针对福建标准砂(相对密实度30%、58%、70%)及细砂,进行了不同反压下单调排水与不排水剪切试验,分析不同反压下砂土的应力-应变关系、超静孔隙水压力发展规律。试验结果表明：反压对剪胀性砂土的固结不排水剪切强度具有显著影响,且剪胀性越大,其影响更显著;反压对剪缩性砂土的不排水抗剪强度影响不显著;反压对砂土固结排水抗剪强度的影响相对较小;反压对砂土有效抗剪强度指标基本没有影响。本文认为反压对剪胀性砂土的固结不排水抗剪强度产生影响的原因是：反压不同时,土体中的气液混合体的体积模量并不相同,因此相同的体胀趋势或相同的体积回弹下所引起的超静孔隙水压力不同,进而直接影响有效围压及其砂土抗剪强度;而土体发生剪缩时,气液混合体越接近刚体,其体积模量对反压的依赖性越小,因此,相同的剪缩趋势或相同的体积压缩量下,所产生的超静孔隙水压力与反压的大小没有显著的依赖关系,因此在剪缩状态下,反压对砂土的应力-应变关系及抗剪强度没有显著的影响。在固结排水试验中无论反压设定多大,不存在超静孔隙水压力,有效围压与反压大小无关,因此反压对砂土排水抗剪强度没有显著影响。     

主应力轴旋转下(b=0.5)原状软黏土孔压特性

采用浙江大学空心圆柱扭剪仪(ZJU-HCA),对杭州原状软黏土进行固结不排水主应力轴旋转试验,探讨剪应力变化、初始剪应力水平高低及主应力轴正向和逆向旋转对黏土孔隙水压力(简称孔压)发展的影响。试验中保持平均主应力不变,中主应力系数b=0.5。试验结果表明:定向剪切产生的孔压主要受剪应力控制;用双重屈服面理论得到孔压系数,结合孔压线性拟合结果发现,若初始剪应力低于峰值剪应力,体积屈服面函数不受主应力轴旋转影响;若初始剪应力接近峰值剪应力,主应力轴开始旋转时的孔压上升速率相对较高,但后期孔压反而会下降;纯主应力轴旋转过程中的孔压上升速率主要受初始剪应力大小控制。主应力轴正向旋转较逆向旋转产生的孔压小;主应力轴逆向旋转相对正向旋转对整个剪切过程的孔压发展有较大影响。     

Auf Kapillardruckmessung basierende Nachbehandlung von Betonflächen im plastischen Materialzustand

Early Age Concrete Curing Based on Capillary Pressure Measurement Due to evaporation of water at fresh concrete surfaces, a capillary pressure is built up in the pore system of the material leading to shrinkage deformations. At a certain material dependent pressure, air penetrates into the pore system. This air entry appears to be a local event and results in an inhomogeneous strain field and possibly in cracks. By controlling the capillary pressure build‐up the risk of cracking in the early age, i.e. within the first about 6 hours after casting, may be reduced significantly. A method of controlled concrete curing is proposed. It is based on in situ measurements of the capillary pressure. If the latter reaches a previously defined threshold value the concrete surface is rewetted. Thereby, the capillary pressure decreases temporarily, but is not completely relieved. Consequently, the rewetting does not create a continuous water film on the concrete surface which might degrade the near‐surface material properties due to an increased water‐cement ratio.     

大型高速滑坡启程流体动力学机理研究

大型高速滑坡在启程活动阶段中，由于锁固段突然被剪断，高度集中的剪应力突然被释放，常出现孔隙水压力突然增大；同时，饱水的滑带由于强烈的高速摩擦，使滑面附近产生高温，并使滑带水突然汽化，产生巨大的水汽化压力；孔隙水压力与水汽化压力耦合，使作用在滑面上有效应力减小。这两种流体动力学现象是大型高速滑坡产生启程剧滑的重要原因。通过三轴剪切试验，探讨了滑带孔隙水压力与剪切速率的关系，导出了大型高速滑坡启程活动阶段滑带孔隙水压力的计算公式。详细地研究了大型高速滑坡启程活动阶段滑面瞬态温度场的变化规律，导出了滑面温度变化的方程式，计算了云南头寨沟滑坡启程活动阶段由于强烈高速摩擦产生热量的传导深度，进一步对该滑坡启程活动阶段滑带孔隙水汽化效应进行了研究。     

减缩剂在水泥基材料中的作用历程与机理研究

研究了2种减缩剂被水泥熟料、矿渣和粉煤灰等固体颗粒吸附的性质及其对水溶液和模拟水泥石孔隙溶液表面张力、蒸发速率的影响.结果表明:水泥熟料、矿渣和粉煤灰等固体颗粒对2种减缩剂的平均吸附率小于10%,有90%以上减缩剂溶于溶液中;2种减缩剂溶于水或模拟水泥石孔隙溶液中均能有效降低溶液的表面张力和蒸发速率.减缩剂的作用历程和机理为:溶解于水泥石孔隙溶液中的减缩剂能长期稳定地降低溶液的表面张力,从而减少因毛细孔失水所产生的收缩应力,此外还能在一定程度上降低溶液的蒸发速率,这两方面的共同作用抑制了水泥基材料的收缩.     

粉煤灰对水泥浆体自收缩和抗压强度的影响

设计组装了水泥浆体自收缩测量装置,进行了不同粉煤灰掺量和水胶比的水泥浆体自收缩和抗压强度测试,采用压汞测孔仪(MIP)、扫描电镜(SEM)等测试技术研究了粉煤灰对水泥浆体孔结构、产物形貌等微观结构的影响,并对其影响机理进行了分析.结果表明:粉煤灰能够有效抑制水泥浆体的早期自收缩,在7d前,其自收缩随着粉煤灰掺量的增加而...     

磁化水混凝土耐久性研究

本文主要从四个方面研究了磁化水对混凝土耐久性的影响：孔结构、抗冻融性能、干缩和抗氯离子渗透性能.磁化水由自来水通过自主研制的MW-Ⅰ型磁水器而获得.试验中采用的磁化参数为磁场强度810mT,流速0.73m/s,磁场长度580mm.结果显示,磁化处理使混凝土总孔隙率下降20.8%,各龄期的孔级配改善.导致磁化水混凝土的干燥收缩有较大改善,90天相对收缩下降6%.冻融循环和抗氯离子渗透性能有较大的提高.     

静压有孔管桩超孔隙水压力消散的影响因素分析

静压管桩因其质量可靠和施工过程中具有无噪声、无振动、应力小等诸多优点被广泛用于工程中。但静压管桩属于部分挤土桩,在沉桩过程中,桩周土体不仅会产生较大位移,而且会在短时间内形成较高的水压力。有孔管桩通过在桩身开孔能使土中自由水流入管腔,从而减小局部土体位移,加速超孔隙水压力的消散并降低其最大值。本文利用圆孔扩张理论,通过理论公式和工程算例的对比分析,得出有孔管桩沉桩超孔隙水压力随径向距离的增大呈对数衰减,随沉桩速率的加快不断增大,随深度的加深呈递增趋势,随开孔孔径的加大逐渐减小。可对控制管桩挤土效应提供可靠的理论依据。     

岩石高压渗透试验装置的研制与开发

 为提高对低渗透岩的测试精度,缩短渗透性测试时间,研究岩石(体)高孔隙水压力条件下的渗透、力学特性及其破坏机制,开发研制一套岩石高压渗透试验装置。该套装置可针对大尺寸,不同规格(圆柱体或方柱体)岩石(体)或碎石土还原在其原始地应力状态下进行渗透性及相关力学试验研究。围压、渗透压最大可加到30 MPa,轴向荷载最大可加到4 000 kN。试验通过精确度量渗出水体积的变化进行流量测定,大大提高了测试精度、缩短了测试时间。试样进水端水压以静态伺服阀为主要控制元件,可在脱离计算机控制条件下保持某一稳定水压值不变。在试样出水端采用管路过滤器、调速阀等组件对水流速度大小进行调控,当调节的流速与通过试样的渗透速度达到平衡时,即可在出水端产生某一稳定的水压值,进而在试样两端建立稳定的水压差。计算机调控灵活,具有可视化,可根据实际情况随时调整试验方案,而且操作命令语句可任意加长以满足试验要求。该试验装置解决了高孔隙水压、小水力梯度条件下的各种渗透性、高渗压下力学性质试验研究技术难关,这将为水电工程、石油、核电等领域相关试验研究提供新的测试手段,具有重要意义。