不同含水率混凝土遭受常温至-190℃间冻融循环作用的变形性能试验研究

通过混凝土经历常温至-190℃间冻融循环作用的试验,探讨混凝土含水率对其超低温冻融循环作用下变形性能的影响。结果表明:经历超低温冻融循环作用后,混凝土上、下限温度时的相对弹性模量和相对峰值应变随混凝土含水率增加分别呈现增大和减小的趋势。下限温度时的相对弹性模量较上限温度时的增幅更显著,但相对峰值应变在上、下限温度时变化幅度均较小,可忽略混凝土含水率对其影响。同时,不同含水率混凝土上、下限温度时,相对弹性模量和相对峰值应变随冻融循环作用次数增加分别呈减小和增大趋势。其中,混凝土含水率较高时对相对弹性模量影响较显著,而混凝土含水率高低对相对峰值应变影响较小。     

混凝土经历常温及-30～-120℃间冻融循环作用的受压变形性能试验研究北大核心

通过混凝土经历两种超低温冻融循环作用工况的试验,探究混凝土超低温冻融循环作用下的受压变形性能。结果表明,随冻融循环作用次数的增加,超低温冻融循环作用上限温度时,因冻融损伤的累积效应使混凝土的弹性模量和峰值应变分别呈下降和增大的变化趋势;而超低温冻融循环作用下限温度时,因混凝土孔隙水结冰作用明显、产生的影响对冲了冻融损伤的累积效应使混凝土的弹性模量保持不变或略有增长、峰值应变变小。超低温冻融循环作用导致的混凝土弹性模量损失与其降温引起的峰值应变增长量有良好的对应关系,而超低温冻融循环的上限温度是否回到常温对混凝土受压变形性能的影响则不大。这些可为可靠地设计LNG类储罐预应力混凝土结构提供依据。     

混凝土经历常温及-30～-120℃间冻融循环作用的受压变形性能试验研究

通过混凝土经历两种超低温冻融循环作用工况的试验,探究混凝土超低温冻融循环作用下的受压变形性能。结果表明,随冻融循环作用次数的增加,超低温冻融循环作用上限温度时,因冻融损伤的累积效应使混凝土的弹性模量和峰值应变分别呈下降和增大的变化趋势;而超低温冻融循环作用下限温度时,因混凝土孔隙水结冰作用明显、产生的影响对冲了冻融损伤的累积效应使混凝土的弹性模量保持不变或略有增长、峰值应变变小。超低温冻融循环作用导致的混凝土弹性模量损失与其降温引起的峰值应变增长量有良好的对应关系,而超低温冻融循环的上限温度是否回到常温对混凝土受压变形性能的影响则不大。这些可为可靠地设计LNG类储罐预应力混凝土结构提供依据。     

混凝土经历常温至-40℃及-80℃冻融循环作用的受压强度试验研究

通过混凝土经历常温(10℃)至-40℃及-80℃两种温度区间的冻融循环作用试验,考察混凝土低温冻融循环作用下受压强度变化规律和不同低温冻融循环作用温度区间的影响。结果表明,下降温度下混凝土的破坏声响短暂而清脆,呈现明显的脆性破坏特征;而10℃时破坏声响则稍长且沉闷。随低温冻融循环作用次数的增加,试件破坏偏心现象逐渐显现。经历两种不同温度区间冻融循环作用,随冻融循环作用次数的增加,上限温度时混凝土受压强度的变化规律相似,均呈平稳波动状;下限温度时则对冻融更为敏感且不同温度区间的变化规律有较大差别。混凝土受压强度在下限温度为-80℃时有明显的下降趋势,而在下限温度为-40℃时则基本上呈平稳波动,但随冻融循环作用次数增加两者的差异逐渐减小。     

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.     

冻损梯度对承压混凝土应力-应变关系的影响

对不同冻融损伤程度的混凝土圆环体试件进行了试验研究.结果表明：当相对冻融深度小于临界值时，混凝土的峰值应力、峰值应变均呈线性退化，超过临界值后则保持稳定；当冻融循环次数由100次增加到200次时，相对冻融深度临界值由0.5增大到0.8；基于应变等价性假说和统计损伤理论，建立了不同冻融损伤程度下承压混凝土的应力-应变关系模型.     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

冻融循环对冻土-混凝土界面冻结强度影响的试验研究

为研究冻融循环作用对冻土-混凝土界面冻结强度的影响,对不同冻融循环次数、法向应力、试验温度及土体初始含水率条件下的冻结界面进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后界面峰值剪切强度、残余剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:冻融循环对界面剪切应力与水平位移曲线形态影响很小,经历20次循环后曲线仍是应变软化型。冻融循环对峰值剪切应力的影响强于对残余剪切应力的影响,表明其对界面胶结冰含量产生影响。当土体初始含水率较低且温度较高时,冻融循环使界面峰值剪切强度增加,但变化量较小。然而在含水率较高(20.8%)及试验温度较低时(-5℃),峰值剪切强度随着冻融循环增加而降低。因此在土体含水率较高且冻结温度较低时,对于发生小变形的冻结界面需要重视冻融循环对峰值剪切应力的影响。不同初始含水率、试验温度下冻融循环对残余剪切强度的影响较小且变化规律不明显。在试验温度为-1℃,-3℃,-5℃时,峰值黏聚力随冻融循环增加分别表现为增加、波动和下降,推测是由于界面胶结冰含量不同而引起。峰值摩擦角和残余摩擦角随冻融循环次数增加略有变化。     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

冻融循环对冻土–混凝土界面冻结强度影响的试验研究

为研究冻融循环作用对冻土–混凝土界面冻结强度的影响,对不同冻融循环次数、法向应力、试验温度及土体初始含水率条件下的冻结界面进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后界面峰值剪切强度、残余剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:冻融循环对界面剪切应力与水平位移曲线形态影响很小,经历20次循环后曲线仍是应变软化型。冻融循环对峰值剪切应力的影响强于对残余剪切应力的影响,表明其对界面胶结冰含量产生影响。当土体初始含水率较低且温度较高时,冻融循环使界面峰值剪切强度增加,但变化量较小。然而在含水率较高(20.8%)及试验温度较低时(-5℃),峰值剪切强度随着冻融循环增加而降低。因此在土体含水率较高且冻结温度较低时,对于发生小变形的冻结界面需要重视冻融循环对峰值剪切应力的影响。不同初始含水率、试验温度下冻融循环对残余剪切强度的影响较小且变化规律不明显。在试验温度为-1℃,-3℃,-5℃时,峰值黏聚力随冻融循环增加分别表现为增加、波动和下降,推测是由于界面胶结冰含量不同而引起。峰值摩擦角和残余摩擦角随冻融循环次数增加略有变化。     

硫酸盐-干湿循环与冻融复合作用对混凝土力学性能的影响

为研究硫酸盐-干湿循环与冻融复合作用下混凝土的力学性能退化规律，采用试验室加速腐蚀的方法，对混凝土试件进行轴心抗压试验，得到了不同干湿循环次数、混凝土强度和冻融循环次数下混凝土峰值应力、峰值应变及受压应力-应变曲线的变化规律，并对腐蚀后混凝土表观形态和微观形貌进行分析。结果表明：3∶1的干湿循环制度下硫酸钠主要发生物理结晶侵蚀；随着干湿循环次数增加，应力-应变曲线上升段斜率逐渐减小，峰值应力不断下降，峰值应变呈增大趋势；硫酸钠-干湿循环大大加快了冻融循环后试件的劣化速度，随着冻融循环次数增加，混凝土峰值应力逐渐减小，峰值应变逐渐增大。通过回归分析，建立了硫酸盐-干湿循环和冻融环境下混凝土应力-应变曲线方程，模型可为西部地区混凝土结构剩余寿命预测提供理论基础。     

冻融循环后自密实混凝土单轴受压应力-应变曲线试验研究

为研究新疆地区自密实混凝土冻融循环后单轴受压应力-应变曲线,采用新疆地区原材料配制自密实混凝土,制作27个100 mm×100 mm×400 mm棱柱体抗压试件,经历0、25、50、75、100、125、150、175、200次冻融循环后,进行单轴受压应力-应变曲线试验。分析了不同冻融循环次数对自密实混凝土峰值应力、峰值应变、泊松比、和单轴受压应力-应变曲线的影响。结果表明:峰值应力随着冻融循环次数的增加而降低;在25、50次冻融循环时,峰值应变逐渐减小,50~200次冻融循环时,峰值应变随着冻融循环次数的增加逐渐增大;泊松比随着冻融循环次数的增加而减小;纵向应力-应变曲线随着冻融循环次数的增加渐趋扁平,与横轴的包围面积减小,自密实混凝土吸收能量的能力变弱。     

冻融环境下约束混凝土应力-应变全曲线试验研究

为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力-应变关系,按照GBJ82-85规定的快速冻融试验方法,对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环;对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验,得到试验应力-应变全过程曲线.试验发现:随着冻融次数的增加,约束混凝土的受压应力-应变全曲线渐趋扁平,峰值应力呈线性降低,峰值应变增加.冻融循环次数相同时,混凝土强度高的试件,其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件.另外,在混凝土强度较低的情况下,冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤,使得箍筋约束效应减弱.通过回归试验结果,提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式,该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析.     

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。     

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。     

冻融循环下橡胶混凝土动态力学特性试验研究

为研究冻融循环下橡胶混凝土的动态力学特性,采用非金属超声波检测仪测量橡胶体积掺量为10%的混凝土试件在不同冻融循环次数下的纵波波速,并利用直径74 mm变截面分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同冲击气压(0.3,0.4,0.5,0.6 MPa)下对不同冻融循环次数(0、25、50、75、100、125)的橡胶混凝土试件进行单轴冲击压缩试验,分析其应力-应变曲线、峰值应力、极限应变、动态强度增强因子(DIF)和吸能效果变化规律。结果表明：橡胶的掺入使混凝土强度降低,但其韧性及吸能效果明显增加;随着冻融循环次数的增加,橡胶混凝土纵波波速随之减小,损伤度增加,冻融作用对橡胶混凝土造成损伤,降低试件纵波波速;相同冻融循环次数下,随着应变率的增大试件峰值应力、极限应变、DIF和吸收能都随之增大,试件存在明显的应变率效应;0.6 MPa冲击气压下冻融循环25,50,75,100,125次试件峰值应力分别降低了25.1%、37.1%、46%、52.5%、54.8%,随着冻融循环次数的增加,试件峰值应力降低,降幅逐渐减小,循环次数超过100次后试件应力降幅不再明显,极限应变增加,吸收能减少,冻...     

冻融环境下橡胶混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

为掌握冻融环境下橡胶混凝土与钢筋的黏结性能,将钢筋开槽后交错内贴应变片,合拢后埋入橡胶混凝土立方体试件,经快速冻融后进行中心拉拔试验,研究橡胶掺量和冻融循环次数对荷载-滑移曲线、锚固段钢筋应变情况、锚固段黏结应力影响。结果表明:橡胶混凝土与钢筋间的黏结破坏过程可分为微滑移、内裂滑移、加速滑移、滑移稳定扩展、滑移软化5个阶段。在冻融循环作用下,随着拉拔荷载的增大,各掺量橡胶混凝土拔出试件锚固段各点的钢筋应变增长幅度比较均匀,表明橡胶混凝土具有良好的抗冻性能。橡胶掺量不超过10%时,冻融环境下橡胶混凝土与钢筋的黏结锚固性能变化较小,峰值滑移较于普通混凝土的降低约6%。随着冻融循环次数的增加,橡胶混凝土试件的黏结应力整体分布较为均匀,荷载传递能力良好。     

单侧压对冻融混凝土劈拉损伤特性的影响

对冻融混凝土进行了不同单侧压下的劈拉试验,分析了冻融循环次数和单侧压对混凝土劈拉性能的影响,并结合声发射技术研究了混凝土在劈拉过程中的损伤发展,建立了混凝土损伤演化方程。结果表明：随着冻融循环次数的增加,混凝土冻融劣化程度加深,峰值应力明显降低;相同冻融循环次数下,单侧压越大,混凝土的峰值应力越大;经历冻融循环后的混凝土损伤发展速度加快,单侧压的存在对混凝土的损伤发展起到延阻作用;考虑冻融循环次数和单侧压作用的混凝土劈拉损伤演化曲线均可分为损伤初始发展阶段、损伤稳定发展阶段和损伤快速发展阶段。     

经历常温降温及再回温的混凝土受力性能试验研究

通过对C50混凝土经历常温分别降至-40,-120,-190℃及再回温试验,探讨其受力及热变形性能随温度及其作用方式的变化规律。结果表明:经历常温降温混凝土的受压强度、弹性模量和峰值应变均大于常温,且随作用的温度降低而增大,但后期趋势减缓;而经历常温降温再回温混凝土的受压强度、弹性模量和峰值应变则均小于低温时,且随两者差值的增大,基本上呈线性下降趋势。其中弹性模量的下降幅度很小。经历超低温作用混凝土的降温阶段的热变形随温度降低,开始增大然后呈变缓趋势,其回温阶段则与之不同,且存在残余热变形;相应的热膨胀系数在超低温温度较低时均表现出明显的减小。     

复合盐侵-冻融环境下混凝土的应力-应变关系试验研究

对混凝土在3.5%、10.5%、17.5%复合盐(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_3)溶液的侵蚀作用下,研究了在复合盐侵蚀和冻融循环作用下C30混凝土的应力-应变关系的变化规律,对6组42个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行了冻融循环,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用后混凝土内部显微结构的变化。试验结果表明:(1)复合盐溶液侵蚀作用下,浸泡冻融的冻融循环次数相同时,混凝土的峰值应力随溶液浓度的增加而有所增大,峰值应变随之左移,应力-应变曲线逐渐趋于平缓;相对于养护冻融,浸泡冻融条件下,随着侵蚀溶液浓度的增加,试件的峰值应力降低的少;(2)进行150次冻融循环试验后,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,经浸泡冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了36.1%、35.9%、34.3%,而经养护冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了55.6%、59.9%、57.6%;(3)经扫描电镜(SEM)分析,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,混凝土损伤程度减弱。