氯盐干湿循环次数对TRC加固RC柱抗震性能影响

为了研究在侵蚀环境下纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)加固RC柱的抗震性能,设计制作了9根钢筋混凝土方柱,其中,3根为对比柱,其余6根为TRC加固柱。采用时控开关控制的水泵定时抽水的方式对水槽内的全部试件进行氯盐干湿循环试验。氯盐干湿循环完成后,对9根试件进行了低周往复加载试验,分析了不同氯盐干湿循环次数对TRC加固柱抗震性能的影响。结果表明:在氯盐干湿循环下,TRC加固能够限制裂缝的发展,提高试件的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载,增大加固试件屈服前的刚度,延缓屈服后的刚度退化,提高加固试件的变形能力和耗能能力;氯盐干湿循环会降低TRC的力学性能;氯盐干湿循环对加固试件的开裂荷载影响不大,但随着氯盐干湿循环次数的增加,加固试件的屈服荷载和峰值荷载减小,耗能能力降低,位移延性系数先增大后减小再增大,在试件屈服前后,刚度退化速率变化规律与位移延性系数相同,但到了位移加载后期,氯盐干湿循环次数对试件刚度退化无明显影响。因此,随着氯盐干湿循环次数的增加,TRC加固RC柱的整体抗震性能有一定程度降低。     

浸-烘循环作用下橡胶水泥混凝土的性能研究

通过试验,研究了橡胶水泥混凝土在水或Na2SO4／NaCl复合盐溶液中长期浸泡以及在常温浸泡、55℃烘干的浸-烘循环作用下其相对动弹性模量、抗压强度、抗弯强度的变化以及混凝土中的氯离子浓度分布,分析了橡胶水泥混凝土性能劣化的机理．研究表明：橡胶水泥混凝土长期浸泡在水或复合盐溶液中的性能与对比混凝土相当,但在浸-烘循环作用下,橡胶水泥混凝土的性能随循环次数的增加逐渐劣化,复合盐溶液的作用又进一步加剧了橡胶水泥混凝土性能的劣化．因此,橡胶水泥混凝土不宜应用于长期处于干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中．     

纤维编织网增强混凝土的研究进展及应用

纤维编织网增强混凝土(TRC)是一种新型的纤维增强水泥基复合材料,它是纤维编织网与精细混凝土的结合。系统介绍纤维编织网与精细混凝土的界面性能、TRC基本力学性能和耐久性能、TRC用于结构加固修复的特点和TRC加固板、梁、柱等构件的力学性能、纤维编织网联合钢筋增强混凝土的抗弯性能及TRC在工程实际中的应用。最后,结合国内外的研究现状提出该研究领域中有待进一步研究的问题。     

玻璃纤维编织网增强混凝土免拆模板抗弯性能试验研究

通过对玻璃纤维编织网增强混凝土免拆模板叠合构件进行抗弯性能试验研究,探讨不同接触面处理方式、不同后浇混凝土强度、不同纤维网层数对叠合梁整体抗弯强度的影响。结果表明:纤维编织网增强混凝土(TRC)模板板面不需要特殊处理就能够与后浇混凝土良好黏结协同工作;对于同一种TRC模板,普通混凝土强度愈低,模板对其抗弯强度提升就会愈加明显;纤维网具有"类钢筋"约束作用,纤维网的加入有利于构件抗弯强度的提高,但纤维网的数目并非越多越好,而是存在最优纤维网数目。     

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。     

盐胀对混凝土劣化机理研究

以混凝土强度、氯盐种类、氯盐浓度、侵蚀方式为评价指标,研究干湿循环条件下混凝土所受到的盐胀劣化机理。研究表明,氯离子侵蚀混凝土表面的量随强度等级的提高而减小;经多次干湿循环后,由于盐结晶作用,混凝土会发生膨胀;干湿循环比长期浸泡的混凝土表面氯离子浓度高;随浸泡龄期的增长,混凝土表层氯离子浓度不断增长,但后期增长缓慢。分析混凝土经干湿循环后表层XRD图谱以及混凝土在氯盐溶液中浸泡后SEM图谱,得出氯盐融雪剂对混凝土的盐胀破坏是物理结晶腐蚀和化学腐蚀综合作用的结果。     

纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

从改善纤维编织网增强混凝土(TRC)加固层中纤维束和精细混凝土的界面粘结及新老混凝土的界面特性入手,研究TRC增强钢筋混凝土(RC)梁的弯曲性能。试验结果表明:纤维编织网的表面黏砂处理能更好地发挥其有效约束能力,从而充分发挥TRC增强层的限裂和增强作用;新老混凝土的界面植入U型抗剪销钉可以提高增强后RC梁的整体受力性能,而涂抹界面剂对其几乎没有影响。此外,精细混凝土中掺加聚丙烯纤维有助于提高构件的起裂荷载;在RC梁配筋率一定的情况下,提高TRC层中的配网率可以有效地延缓结构主裂缝的发展,减小裂缝的宽度和间距,明显地提高梁的屈服荷载和极限承载力。最后,基于RC结构的抗弯设计理论,模拟TRC增强RC梁的荷载与跨中位移曲线,计算值与试验结果吻合得较好,证明了计算方法的可行性。     

废弃纤维再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究

采用干湿循环的试验方法,研究了再生骨料取代率、水灰比、废弃纤维掺量等因素对废弃纤维再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律,测试了经历不同次数的干湿循环后混凝土的耐蚀系数和质量损失,并利用扫描电子显微镜观察了混凝土的微观结构特征。研究表明,随着干湿循环试验次数的不断增加,混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力呈现先增大后减小的趋势,在硫酸盐侵蚀初期,再生混凝土的微观结构得到改善,再生骨料取代率越大,混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力越差。适当减小水灰比、掺入0.02%～0.04%的废弃纤维可以改善再生混凝土内部孔隙结构,提高密实度,有效提升再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。     

应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能

配制两种水胶比的海工高性能混凝土试件,开展了氯盐-碳化干湿循环试验以及拉应力-氯盐-碳化干湿循环试验,通过测试分析混凝土抗压强度和碳化深度,研究了应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能。试验结果表明:氯盐-碳化干湿循环条件下,混凝土抗压强度呈现先增大后降低的现象,长期的碳化作用会引起抗压强度的降低;存在一个与抗压强度有关的临界碳化深度,碳化作用在达到临界碳化深度之前可以提高抗压强度,达到临界碳化深度之后则会降低抗压强度。在拉应力-氯盐-碳化干湿循环条件下,拉应力和氯离子侵蚀均会增大混凝土的碳化速度,两者同时作用时,对碳化速度的增大作用会相互叠加。     

界面形式对纤维编织网增强混凝土与混凝土界面的影响

采用双面剪切的试验方式研究不同界面形式对纤维编织网增强混凝土(TRC)与既有混凝土界面性能的影响。试验结果表明:对于单层纤维编织网、预制形式的TRC加固层,随着TRC加固层与既有混凝土黏结长度的增加,界面的最大剪切荷载有所提高,但是极限抗剪强度有下降的趋势,且其有效加固长度应在200~300 mm;当既有混凝土强度处于C20~C40时,既有混凝土的强度等级对TRC与既有混凝土界面性能的影响不大;与预制加固形式相比,现浇TRC加固形式对TRC与既有混凝土界面性能有很大改善。     

盐渍土地区输电线路基础混凝土抗硫酸盐腐蚀试验研究

为研究输电线路基础混凝土在硫酸盐腐蚀作用下的劣化规律,以盐渍土地区输电线路不同强度等级混凝土为研究对象,采用硫酸盐干湿循环的试验方法,测试了不同混凝土在标准养护条件和硫酸盐腐蚀条件下混凝土强度变化规律。研究结果表明:标准养护条件下,混凝土强度随龄期增长而提高;硫酸盐腐蚀条件下,混凝土强度随着干湿循环次数增加,表现为先提高后降低的规律,且混凝土强度等级越低,强度出现降低的转折点越早。     

昌吉- 古泉±1100kV 特高压直流输电线路甘肃段基础混凝土耐久性试验研究

为研究多种因素作用下输电线路基础混凝土的耐久性变化规律,通过电通量法、快速冻融法和硫酸盐干湿循环腐蚀,测试了不同混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性和抗硫酸盐腐蚀性。试验结果表明:水胶比越大的混凝土,其抗氯离子渗透性越差,随着龄期的增长,混凝土抗氯离子渗透性有一定的提高,且提高幅度与粉煤灰掺量正相关;C30混凝土在冻融循环过程中,发生酥松破坏,抗冻等级仅能达到F150,其余混凝土抗冻等级能达到F200,且破坏程度随着混凝土强度的提高而降低;在硫酸盐干湿循环作用下,不同强度等级的混凝土的抗压强度都遵循着先提高后降低的趋势。但强度转变所对应的干湿循环次数不同,强度等级越高的混凝土出现的越晚。     

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.     

冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁变形性能试验研究

通过10根冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁试件的受弯性能试验,研究了聚丙烯纤维,冷热循环次数及应力比对锂渣混凝土梁曲率和截面弯曲刚度的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可以降低冷热循环对锂渣混凝土的损伤作用,减小试验梁的曲率,减缓水泥水化的速率;锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加,呈现先减小再增大后降低的规律,100次冷热循环下曲率最小;聚丙烯纤维锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加呈现先降低后增加的规律,300次冷热循环下曲率最小;随着应力比的增加,试验梁截面曲率减小,截面弯曲刚度增大。     

干湿循环条件下钢筋锈蚀的临界氯离子浓度

采用电化学交流阻抗谱研究了干湿循环条件下混凝土中钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,深入探讨了混凝土中钢筋锈蚀临界点的判断方法,分析了干湿循环时间比对临界氯离子浓度的影响.结果表明:借助电化学交流阻抗谱法能较为准确地判断钢筋锈蚀临界点;临界氯离子浓度随干湿循环时间比的增加基本呈增大趋势;临界氯离子浓度与干燥结束时混凝土的饱和度之间存在线性关系,且随着干燥结束时混凝土饱和度的增大而降低.     

掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土薄板弯曲力学性能试验研究

为研究掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土(简称TRC)薄板的受弯承载能力及裂缝开展,对其进行了四点弯曲试验,对比分析了TRC薄板纤维编织网浸胶的处理、水灰比、短切纤维种类和掺量,以及钢纤维长径比等因素的影响。在此基础上,采用环境扫描电镜及能谱仪对短切纤维与纤维编织网在混凝土基体中的微观形貌进行观察。研究结果表明：对浸胶处理的TRC薄板、掺入碳纤维和聚丙烯纤维的试件的承载力提高幅度分别为16%和32%;掺入钢纤维并未提高薄板的承载力。未浸胶处理的TRC薄板,掺入短切碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维和掺入短切钢纤维与聚丙烯纤维混合纤维的试件,其承载力的提高幅度分别为132%、47%、27%和86%,且钢纤维和碳纤维掺量越多,薄板开裂后刚度越大,但聚丙烯纤维的掺量不宜偏高。短切碳纤维与钢纤维均能有效减缓裂缝的扩展,但在微观裂缝处两种纤维的交联作用机理不同;掺入短切纤维可使薄板裂缝数量增多。     

侵蚀环境下TRC约束混凝土与钢筋的黏结性能

纤维编织网增强混凝土(TRC)约束条件下钢筋与混凝土的黏结性能是评价TRC加固效果的重要因素之一.基于电化学锈蚀和拔出试验结果,从锈胀裂缝、破坏模式、黏结强度、黏结失效机理的角度对比分析了侵蚀环境下未约束和TRC约束混凝土与钢筋的黏结性能,并从能量角度对黏结性能作了进一步阐释.结果表明:TRC约束可以有效限制锈胀裂缝的开展,TRC约束试件的锈胀裂缝宽度明显降低;TRC约束试件的破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为具有一定延性特征的劈裂-拔出破坏;未约束试件的极限黏结强度随钢筋锈蚀率增加而极大降低,TRC约束则可以有效控制该降低趋势;从能量角度得到的分析结果与试验结果具有较好的一致性.     

泡沫混凝土的配合比设计及性能研究

通过对泡沫混凝土的配合比设计,制备A03～A14密度等级泡沫混凝土,对其湿干密度、抗压强度、吸水率和软化系数进行测试,研究湿干密度之间的关系及各密度等级与各性能之间的关系,并对试件裂缝分布和宽度进行观测。结果表明,泡沫混凝土的湿干密度存在正相关性,抗压强度随干密度增加而增大,且存在二次函数关系,干密度等级为A14时的抗压强度最高为26.9MPa;吸水率随干密度等级增加而减小,与干密度成二次函数关系;软化系数与干密度存在幂函数关系,随干密度等级增大而升高。干密度等级高的泡沫混凝土的裂缝分布更狭小且均匀。     

纤维编织网增强混凝土薄板力学性能的研究

为探讨纤维编织网对混凝土裂缝扩展行为的限制机理,进行了纤维粗纱从混凝土中拔出的粘结试验和纤维编织网增强混凝土(TRC)单向板的四点弯曲试验。结果表明:对纤维编织网环氧树脂浸渍并在表面粘砂,施加和提升预应力都能改善纤维和混凝土的粘结,使TRC的裂缝更加细密均匀;提高配网率同样能使裂缝细密均匀。预应力还可提高TRC板的开裂荷载和极限荷载。基于平截面假定,本文对TRC板的开裂荷载和弯曲极限承载力进行了计算分析,结果与试验比较吻合。     

干湿循环作用下氯离子在混凝土中的侵蚀过程分析

干湿循环和氯盐浸泡对比试验表明,在干湿循环作用下,氯离子在混凝土中的传输速度远大于饱水混凝土内外氯离子浓差引起的离子扩散速度,氯离子在上部非饱水混凝土中和在饱水混凝土中的传输机理不同。对上部非饱水混凝土中氯离子的渗透行为进行了机理分析,并建立了干湿循环作用下氯离子传输速度模型,可为准确地预测实际工况混凝土结构的使用寿命提供参考。