原状黄土冻融过程抗剪强度劣化机理试验分析

通过对西安Q_3原状黄土在封闭系统冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,研究了冻融作用对原状黄土微观结构和强度的影响。试验表明:冻融过程中原状黄土微观结构发生显著变化,大颗粒集粒数量明显减少,小粒径土颗粒所占比重增加,孔隙面积比增加。进一步基于损伤力学理论,得到微观结构冻融损伤度随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏黄土体的结构强度,但多次冻融后黄土体结构强度趋于稳定的残余强度。冻融过程土样表面结构发生破坏,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重。粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势,且含水率越高,粘聚力衰减幅值和速率越小;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征,且冻融后粘聚力与含水率的变化规律近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。粘聚强度冻融损伤系数随冻融次数增加呈指数增加趋势,随含水率升高有增大趋势。基于试验数据规律性,进一步提出了原状黄土粘聚强度劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土粘聚强度劣化规律。     

近年来我国混凝土冻融破坏研究进展

冻融作用是造成混凝土强度损失和破坏的重要因素,混凝土构件经多次冻融循环作用将会降低建筑物耐久性并引起安全问题。国内外学者在不同的混凝土冻融破坏机理假说的基础上设计试验,得到了混凝土试件经历冻融破坏后损伤情况的数据,建立了大量混凝土冻融损伤的本构模型。随着数值模拟软件的不断成熟,利用数值模拟软件对混凝土冻融过程进行模拟,用得到的模拟结果与试验结果进行比对,从而验证试验结果的正确性,从细观角度解释冻融破坏机制,是当前混凝土冻融损伤破坏研究的趋势。文章总结了近年来国内混凝土冻融研究的进展及其发展趋势,并提出了建议。     

冻融后钢筋与混凝土的粘结性能研究进展

冻融循环作用会对钢筋与混凝土间粘结性能产生破坏,总结了冻融破坏以及冻融后钢筋与混凝土粘结强度衰退的机理,分析了冻融后钢筋与混凝土粘结强度的主要影响因素,整理归纳了当前研究冻融后粘结强度试验概况以及粘结强度的计算模型,提出的研究发展方向对进一步开展钢筋混凝土结构在冻融环境下的工作性能研究具有参考价值。     

岩石冻融破坏机理分析及冻融力学试验研究

岩石的冻融破坏是寒区岩石工程中常遇到的主要病害之一。深入系统地分析了岩石受冻融循环影响的冻融破坏过程、影响因素,研究了其冻融破坏机理;通过试验研究了2种岩石的冻融破坏过程,发现了岩石的2种基本冻融破坏模式:片落模式和裂纹模式;并通过在室温下(20℃)对2种饱和岩石经历不同冻融循环次数后的单轴压缩试验,得到岩石的单轴压缩强度、弹性模量分别与冻融循环次数的拟合关系表达式,为今后岩石冻融损伤及冻融断裂研究提供了可靠的试验依据。     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

混凝土冻融耐久性量化分析

阐述了混凝土的冻融破坏机理和冻融破坏的过程;根据混凝土冻融循环的试验结果,分析混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度随冻融次数变化的规律,并建立混凝土抗折强度的指数衰减规律方程,由此可对混凝土冻融耐久性进行量化分析;引入抗冻因子的概念进一步分析混凝土耐久性与强度的关系;同时提出了提高混凝土抗冻性能的主要措施。     

循环冻融下节理岩体损伤破坏的试验研究

通过预制节理岩体试件,对不同节理倾角、节理贯通度、节理组数、饱和度、节理厚度、循环次数等6种情况进行冻融试验,并进行单轴压缩试验以研究其性质规律。研究表明:试样的表观形态、强度和破坏模式与冻融和节理有密切关系;冻融使节理处粘结强度严重降低,使试样产生损伤,损伤程度与冻融次数呈正相关,与饱和度、节理厚度在一定范围内正相关;节理数、节理倾角对试件强度的影响与非冻融试样有着相似的变化规律;非贯通冻融节理试样的破坏机理比较符合断裂力学理论;在整个过程中,冻融与节理相互作用共同促使试样损伤破坏。     

关于混凝土抗冻性能两个问题的探讨北大核心

从硬化水泥石和骨料热膨胀系数的差异出发,根据冻融过程的温度变化,用弹性力学方法计算了温度变化过程中可能产生的温度应力。根据计算结果,提出温度应力是混凝土冻融破坏的一个重要原因。从水的冻结温度与孔径之间的关系以及温度变化对所产生应力的影响两个方面,分析了混凝土冻融试验结果与在实际使用环境中破坏行为的差异。指出冻融试验结果与实际情况之间的关系不仅与孔分布、硬化水泥石和骨料的弹性模量、热膨胀系数有关,还与混凝土配合比有关。因此,提出用相同冻融循环次数时的耐冻温度表征混凝土的抗冻性能比用相同冻融制度时的冻融循环次数更能体现混凝土的组成与结构特征。     

河道淤泥气泡混合土微观构造及力学性质相关性

基于河道淤泥气泡混合土(FMLSS)的微观构造特征,通过微观构造观察和分析,评价了FMLSS的强度特性和破坏机理。试验结果表明,保持FMLSS含水量一定,随着气泡掺入量的增加,FMLSS的内部平均等效孔径和气孔面积百分比含量呈线性增大趋势、而随着水泥掺入量的增加呈减小趋势;随着气泡掺入量的增加,FMLSS的气孔大小分布的均匀性降低,气孔平均等效孔径增大。试验结果还表明,FMLSS的强度发挥及破坏机理与FMLSS的气孔分布的均匀性以及等效孔径等微观构造参数存在明显的相关性。     

关于混凝土抗冻性能两个问题的探讨

从硬化水泥石和骨料热膨胀系数的差异出发,根据冻融过程的温度变化,用弹性力学方法计算了温度变化过程中可能产生的温度应力。根据计算结果,提出温度应力是混凝土冻融破坏的一个重要原因。从水的冻结温度与孔径之间的关系以及温度变化对所产生应力的影响两个方面,分析了混凝土冻融试验结果与在实际使用环境中破坏行为的差异。指出冻融试验结果与实际情况之间的关系不仅与孔分布、硬化水泥石和骨料的弹性模量、热膨胀系数有关,还与混凝土配合比有关。因此,提出用相同冻融循环次数时的耐冻温度表征混凝土的抗冻性能比用相同冻融制度时的冻融循环次数更能体现混凝土的组成与结构特征。     

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。     

冻融循环作用后钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究冻融循环作用后的钢筋混凝土梁受弯性能,对经历0、50、100、125次冻融循环的混凝土立方体试块进行抗压强度试验;设计并制作了48根钢筋混凝土梁试件,分别经历0、50、100、125次冻融循环后进行静力受弯性能试验;分析混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度等参数与冻融循环次数的关系。研究冻融循环次数、混凝土强度等级对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：混凝土试块质量、相对动弹性模量和立方体抗压强度均随冻融循环次数的增加而下降,高强度等级混凝土可延缓冻融循环造成的破坏;部分设计适筋混凝土梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏。推导了受弯梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏的界限配筋率计算式,并通过试验验证了其正确性;冻融循环作用后钢筋混凝土梁的开裂弯矩、受弯承载力仍可采用现行混凝土结构设计规范相关理论计算。     

冻融前后混凝土碳化性能试验研究

通过对四种不同配合比的混凝土先后进行冻融循环试验(0、50、150次)和加速碳化试验(0、1、2周),研究冻融前后混凝土碳化性能变化情况.结果表明:冻融循环增大了混凝土孔隙率,加速了碳化进程,循环次数越多,加速作用越大;在冻融和高浓度CO2环境下,粉煤灰的掺入增加了混凝土碳化量,并造成较大强度损失,对混凝土结构不利;碳化使混凝土抗压强度略有提高,但不足以弥补冻融造成的强度损失,水灰比越大,强度损失越大.对混凝土结构进行耐久性设计和使用寿命预测时,必须考虑冻融、碳化及其它因素的复合作用.     

冻融条件下混凝土破坏面演化模型研究

对混凝土材料冻融破坏的研究多用动弹性模量表示，与强度损失相比，动弹性模量在工程结构方面一般不直接使用。针对此情况，建立冻融混凝土在主应力空间内实用的破坏面演化模型，以描述冻融后混凝土的强度变化。为此，根据混凝土冻融破坏的机制，应用损伤力学方法量化冻融造成的损伤并建立演化方程，应用“有效应力”的概念建立混凝土冻融破坏面在主应力空间内的发展演化模型，并预测混凝土冻融后的强度特征。最后通过已有试验数据验证演化模型的合理性。     

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数（0、25、50、75）的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明：冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。     

冻融循环对再生保温混凝土性能影响的试验研究

再生保温混凝土是将建筑材料的再生利用和结构自保温相结合而提出的一种新型绿色建材,为了研究冻融循环对其性能的影响,在再生保温混凝土优化配合比的基础上,设计了5种不同比例再生粗骨料的配合比进行0、15、30、50次冻融循环,并测定相应的抗压强度和导热系数。试验结果表明,再生保温混凝土经过冻融循环后强度有所降低,运用回归分析法确定了不同再生粗骨料取代率的混凝土在不同冻融循环次数后对其抗压性能的定量影响规律,从而为再生保温混凝土在冻融环境下的工作机理研究提供依据。     

含宏观裂纹混凝土冻融的力学性能试验研究

采用液压伺服试验系统对不同裂纹条数、经历不同冻融循环次数后混凝土的力学性能进行试验研究;分析不同裂纹条数、不同冻融循环次数对混凝土的抗压强度、弹性模量和应力-应变关系等力学性能的影响;探讨冻融循环后混凝土抗压强度、弹性模量和应力-应变关系与冻融次数和裂纹数量的变化规律,并通过损伤度的计算,得出初始裂纹将加速混凝土的冻融破坏的结论。     

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。     

冻融损伤后再生混凝土与钢筋黏结滑移性能梁式试验研究

通过9组试件的梁式试验,以不同冻融循环次数、混凝土类型、再生混凝土强度等级、锚固长度、钢筋直径为变量,研究冻融损伤后钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能。结果表明：各组试件均发生了测试钢筋的拔出破坏,当冻融循环次数相同时,再生混凝土强度和锚固长度对钢筋与再生混凝土的黏结性能影响较大,其中钢筋开槽组试件冻融50次和150次后,其黏结强度分别降低8.5%、28.3%;对黏结强度的拟合公式进行验证,计算值与实际值吻合较好;最后建立了钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将计算值与试验值进行对比,二者吻合较好。