粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂条件试验研究

在普通混凝土钢筋锈蚀研究的基础上,围绕粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀机理、影响粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀的因素以及粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂条件等内容展开,并通过电化学快速锈蚀的方法进行粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂试验,对影响粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂的因素进行了分析.研究结果表明:随着水胶比、粉煤灰掺量及保护层厚度与钢筋直径比值的增加,粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀率也相应增大.     

复合盐蚀环境下喷射混凝土离子分布规律及氯离子扩散系数

通过分析(干湿循环+复合盐侵蚀)共同作用下普通混凝土、普通喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土孔隙液中pH值、Cl-、SO2-4和Ca2+分布情况,研究了喷射混凝土离子分布规律和氯离子扩散系数.结果表明:各混凝土pH值和Ca2+浓度随深度分布规律相似,均为表层最低并随深度增加而升高,且在同一深度随龄期增加而降低;普通混凝土表层Cl-浓度最高且扩散深度最大,钢纤维喷射混凝土的表层Cl-浓度最低和扩散深度最小;SO2-4在各混凝土内部的分布大致分为富集区、过渡区和稳定区三段;表面自由Cl-含量Cs为普通混凝土>普通喷射混凝土>钢纤维喷射混凝土,且随侵蚀龄期的增长而逐渐上升;混凝土的Cl-扩散系数D随侵蚀龄期的增长而降低,符合幂函数变化规律.     

酸雨环境下粉煤灰混凝土抗压强度的灰关联分析

采用实验室模拟酸雨侵蚀试验,研究了酸雨环境下水胶比、粉煤灰掺量、pH值和SO2-4浓度这四个指标对粉煤灰混凝土抗压强度的影响,并用灰关联法分析了各因素对抗压强度的影响程度.结果表明:抗压强度随SO2-4浓度、粉煤灰掺量、水胶比的增大而下降,随pH值的减小而下降.酸雨环境下粉煤灰混凝土的抗压强度会显著降低,SO2-4浓度对其影响最大.     

除冰盐环境下纤维混凝土的耐久性研究

为了研究除冰盐环境下聚丙烯纤维混凝土的耐久性能,采用于湿交替与盐冻循环方式模拟除冰盐环境,分析纤维混凝土的物理力学性能、质量损失、动弹模损失、氯离子含量分布及微观结构.结果表明,纤维混凝土在除冰盐环境下的抗折强度、质量及动弹模的损失率随纤维掺量增加而减少;纤维掺量为0.1％的试件内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;试件表面氯离子富集区随循环次数增加而向内迁移;氯离子扩散系数随干湿交替次数增加而减小,随盐冻循环次数增加而增大.     

喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能试验研究

为研究喷射粉煤灰混凝土在养护过程中微观结构和力学性能的变化,采用X-射线衍射法、热重-差示热法、扫描电镜法对喷射粉煤灰混凝土微观结构进行分析,并对其1d、3d、7d、28 d、60 d、90 d和180 d的抗压强度、劈裂抗拉强度进行研究.结果表明:养护龄期对喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能影响大,且微观结构与力学性能之间存在密切联系.龄期为1d时,由于速凝剂的作用,喷射粉煤灰混凝土强度较高.龄期低于28 d时,粉煤灰等量替代水泥,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,喷射粉煤灰混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随粉煤灰掺量增加下降;龄期高于28 d时,粉煤灰活性被激发,喷射粉煤灰混凝土微观结构变得密实,喷射粉煤灰混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加先上升后下降,劈裂抗拉强度随之上升.     

冻融循环后钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能研究

为探索经受冻融循环后的钢纤维混凝土在氯盐环境作用下的耐久性能,通过对冻融循环不同次数后的钢纤维混凝土试件开展氯离子侵蚀试验,分析了钢纤维掺量、冻融循环次数等因素对氯盐侵蚀环境下钢纤维混凝土耐久性的影响规律并探索了冻融损伤对钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能的影响机理.研究结果表明:钢纤维掺量在0～1.5％范围内,钢纤维掺量越大,相同渗透深度处混凝土氯离子扩散系数越小,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越好;冻融循环次数越大,钢纤维混凝土氯离子扩散系数越大,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越差.     

碳化过程中混凝土模拟孔溶液pH值变化规律研究

对普通混凝土及掺和料混凝土进行了快速碳化试验,测试了各碳化龄期混凝土pH值,研究了碳化过程中混凝土pH值沿深度变化规律.结果表明:水胶比对混凝土碳化过程中pH值的变化影响最大,降低混凝土水胶比可以有效提高混凝土的抗碳化能力,减小混凝土的部分碳化区长度;矿物掺合料的引入对混凝土pH值也有较为显著的影响,采用合理的掺量后,掺合料混凝土不仅具有较好的抗碳化能力,还可以大大提高水泥取代量,具有良好的经济效益.     

轴压PVC-FRP管混凝土柱破坏机理研究

通过12根轴心受压PVC-FRP管混凝土柱试验,分析PVC-FRP管混凝土柱的破坏形态与破坏机理,将荷载作用下PVC-FRP管混凝土柱受力过程分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段以及强化阶段。根据PVC-FRP管混凝土柱中核心混凝土、PVC管和CFRP条带三种材料的受力特点,将核心混凝土受力过程分为混凝土开裂前、混凝土开裂后和内力重分布三个阶段;将PVC管分为弹性阶段和弹塑性阶段;CFRP条带一直处于弹性阶段。在试验研究基础上,分别给出PVC管、核心混凝土、CFRP条带的应力路径。根据极限平衡条件,提出PVC-FRP管混凝土柱承载力简化计算方法。     

喷射混凝土渗透性、孔结构和力学性能关系研究

以喷射混凝土衬砌隧道结构为研究背景,开展喷射混凝土渗透性、孔结构及力学性能试验,采用AutoClam、非稳态氯离子快速测定法(RCM)、直线导线-线性回归法(ASTM C457)、压汞测孔法等,对喷射混凝土渗透性(透气性、透水性和氯离子迁移)、孔结构(砂浆孔结构和表面孔结构)及力学性能(抗压强度和劈裂抗拉强度)进行测试,研究喷射混凝土配合比对喷射混凝土能性的影响以及三者之间的相互关系.结果表明,喷射混凝土水胶比、粉煤灰及钢纤维对其渗透性、孔结构参数和力学性能具有直接影响,低水胶比、高钢纤维掺量对喷射混凝土性能的提高有利,粉煤灰可促进喷射混凝土性能优化,但过高的掺量会造成性能劣化.通过分析喷射混凝土渗透性、孔结构和力学性能之间的关系,认为喷射混凝土孔结构组成决定其渗透性和力学性能,随着孔隙率的增大,喷射混凝土渗透性提升、力学性能下降,孔隙率与渗透性及抗压强度之间呈指数关系.     

弯曲荷载下喷射混凝土衬砌碳化耐久性研究

以一般大气环境长大喷射混凝土单层永久衬砌隧道为背景,开展弯曲荷载作用下喷射混凝土衬砌碳化耐久性试验.采用改进的四点弯曲法,对应力比为0、0.25、0.50和0.75的混凝土试件进行快速碳化试验,并对无荷载混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度进行测试.以张誉碳化模型为基础,对其碳化系数进行修正,建立考虑应力比、受力方式、钢纤维和成型方式的喷射混凝土碳化深度预测模型.结果表明:喷射混凝土碳化深度符合Fick第一定律,碳化系数与受力方式和应力比、钢纤维及成型方式有关.喷射混凝土碳化耐久性优于模筑混凝土,钢纤维可进一步提升喷射混凝土碳化耐久性.碳化混凝土相对抗压强度和相对劈裂抗拉强度随碳化深度增大而增大,相对劈裂抗拉强度与碳化深度呈指数关系.通过将模型预测值与试验值进行对比,其平均偏差小于10%,标准差为0.07,对弯曲荷载喷射混凝土碳化深度的预测具有较好的适用性.