混凝土在化学腐蚀和冻融循环共同作用下的强度变化

目的为研究混凝土的抗DDF破坏问题．方法测定了普通混凝土（OPC）、引气混凝土（APC）、不掺活性掺合料的高强混凝土（HSC）和复合掺加活性掺合料的高性能混凝土（HPC）在（化学腐蚀＋冻融循环）双重破坏因素（DDF）作用下的强度变化．结果OPC在盐湖卤水DDF作用下的破坏比较快，APC在青海和新疆盐湖卤水的1250次DDF作用下的抗压强度甚至能够提高23％～33％．HSC和HPC在盐湖卤水的1550次DDF作用下具有很高的强度，且HPC的抗冻性明显优于HSC．延长混凝土的标准养护龄期，既不能阻止OPC在盐湖卤水DDF作用下发生破坏，也不能明显改善HSC在盐湖卤水DDF作用下的强度，但是却能大大提高APC的DDF强度，对于提高HPC在盐湖卤水DDF作用下的抗折强度也极其有效．进一步的研究指出，混凝土在DDF作用下的强度基本上随着冻融循环次数的增加而降低。而且OPC和APC的冻融强度损失明显高于HSC和HPC．结论HSC、HPC同时适应于青海和新疆等恶劣的盐湖卤水环境．     

FRHPC在冻融与腐蚀共同作用下的强度变化

目的研究纤维增强高性能混凝土（FRHPC）在恶劣环境下的强度规律，解决FRHPC承受冻融破坏和化学腐蚀问题．方法测定了高性能混凝土（HPC）、钢纤维增强高性能混凝土（SFRHPC）和高强高模聚乙烯纤维增强高性能混凝土（PFRHPC）在冻融与卤水化学腐蚀共同作用下的强度变化．结果结果表明：HPC在青海和新疆盐湖卤水腐蚀条件下的冻融后强度很高，在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀下则略低．SFRHPC明显改善了HPC在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性。PFRHPC在新疆盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性明显优于SFRHPC．延长混凝土的养护龄期，能够明显提高HPC和SFRHPC在盐湖卤水腐蚀条件下的冻融抗折强度．此外，随着在盐湖卤水腐蚀条件下冻融循环次数的增加，HPC和SFRHPC的强度基本上是降低的，而PFRHPC的强度则表现出一定程度的增长．结论综合分析指出，FRHPC适合于同时承受冻融破坏和化学腐蚀的严酷环境．     

在盐湖卤水环境中混凝土应力腐蚀行为

用中型千斤顶加载装置施加30%~40%弯曲荷载,研究普通混凝土(OPC)、掺与不掺矿物掺合料的高强混凝土(HSC)、复合掺加矿物掺合料的钢纤维增强高强混凝土(SFRHSC),在中国典型盐湖卤水中应力腐蚀后的力学性能变化.结果表明,在盐湖环境中,混凝土的应力腐蚀抗压强度低于非应力腐蚀抗压强度,抗压腐蚀系数明显低于其抗折腐蚀系数,根据抗压强度计算的应力腐蚀系数低于非应力腐蚀系数.此外,应力腐蚀系数的测定结果说明,SFRHSC适用于青海和西藏盐湖,不掺矿物掺合料的HSC适用于新疆和内蒙古盐湖.     

超短超细钢纤维混凝土弯曲性能研究

为研究钢纤维混凝土(SFRC)的弯曲性能,对不同强度等级(普通混凝土-NC、高强混凝土-HSC)、不同纤维体积掺量和不同纤维长度的钢纤维混凝土梁进行四点弯曲试验。结果表明:纤维长径比越大纤维体积掺量越多,SFRC的极限承载力越大,荷载-挠度曲线也越饱满;增加纤维掺量可以提高SFRC的抗折初裂强度,且抗折初裂强度随纤维体积掺量的增加线性增加;HSC表现出很好的韧性,但HSC的弯曲韧度比却小于NC。     

钢/聚丙烯混杂纤维对HPC深梁受弯性能的影响

为研究钢纤维和聚丙烯纤维对高性能混凝土(HPC)深梁受弯性能的影响,对17根含有不同钢纤维(体积掺量≤1%)和聚丙烯纤维(体积掺量≤0.2%)以及不同纵筋配筋率的HPC简支深梁进行4点受弯性能试验.结果显示:单一纤维或混杂纤维增强HPC深梁的初裂荷载提高了10%～40%;混杂纤维增强HPC适筋深梁的纵筋屈服荷载提高50%～150%,极限受弯承载力提高1～2倍,但无筋的混杂纤维HPC深梁承载力很小,破坏为剪切脆性破坏.试验结果表明:混杂纤维可以极大提高HPC深梁的受弯承载力,但混杂纤维的作用不能代替纵向钢筋的作用;可采用复合材料强度叠加原理及剩余弯曲强度理论来探讨混杂纤维增强HPC深梁的极限受弯承载力计算公式.     

腐蚀疲劳下的高性能混凝土渗透性及破坏机理

腐蚀疲劳是公路工程用混凝土破坏的主要原因，利用自行设计的腐蚀疲劳加载试验装置，研究了高性能混凝土（HPC）在Na2SO4腐蚀溶液及三分点疲劳荷载耦合作用下的弯拉强度，分析了抗CI^-渗透特性及其疲劳破坏机理。结果表明，受腐蚀疲劳作用的高性能混凝土，其抗渗透性能大幅度下降，而交变应力、腐蚀介质的共同作用是其性能劣化的根本原因，降低单方混凝土用水量及掺加20％（质量分数）的粉煤灰可明显提高其密实度和抗腐蚀疲劳特性。     

弯曲荷载对混凝土抗卤水冻蚀性的影响

在未加载和加载条件下，测定了普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土在冻融和盐湖卤水腐蚀双重破坏因素作用下的耐久性。结果表明：弯曲荷载加快了混凝土在冻融和盐湖卤水腐蚀过程中相对动弹性模量的降低速度，荷载比越大影响越明显，而且弯曲荷载对混凝土冻融后抗压强度的降低作用存在一个比例阈值。     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

钢纤维混凝土弯曲韧性实验研究

为探讨钢纤维掺量对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响，按照美国材料与试验协会(ASTM)定义的弯曲韧性指数试验方法．测试了钢纤维混凝土的挠度、初裂强度和抗压强度，计算了钢纤维不同掺量下混凝土的弯曲韧性指数值．钢纤维的掺入，使混凝土的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏，并具有一定的残余强度．在一定范围内，钢纤维混凝土的弯曲韧性与钢纤维掺量成正比，钢纤维掺量达到90kg／m^3时，混凝土的弯曲韧性指数已接近理想弹塑性材料．掺量在30～90kg／m^3范围内，钢纤维混凝土的初裂强度变化不明显．     

干湿-冻融交替作用下硅灰混凝土耐久性分析

为探究硅灰混凝土在冻融条件下硫酸盐腐蚀抗压强度损失规律，在水胶比(W/C=0.37)相同的条件下，对硅灰掺量为0%、5%、10%、15%的混凝土分别进行5%硫酸盐干湿侵蚀、清水冻融循环及5%硫酸盐干湿侵蚀+冻融循环各75 d,研究不同试验条件、不同天数下的抗压强度变化。结果表明：3种试验中，强度损伤度由大到小为干湿+冻融>冻融>干湿，干湿+冻融双重作用对混凝土强度的劣化有促进作用；且随着天数的增加混凝土抗压强度损失速率加快，在0%和5%硅灰掺量60 d、干湿+冻融双重作用下混凝土强度损失出现超叠加效应，硅灰掺量的提高使混凝土强度的损失速率变慢。     

Effects of fibers on mechanical properties of high-performance concrete subjected to elevated temperatures

The compressive strength and ilexural toughness as well as fracture energy of fiber reinforced highperformance concrete （FRHPC） subjected to different high temperatures were studied. The results showed that after exposure at 300,600 and 900℃, the concrete mixes retained 88.1% , 41.3% and 10.2% of the original compressive strength on average, respectively. Steel fiber and polypropylene （PP） fiber were both effective in minimizing the damage effect of high temperatures on the compressive strength. The HPC reinforced with steel fibers showed higher flexural toughness and fracture energy before and after the high-temperature exposures. In comparison, PP fibers had minor beneficial effects on the flexural toughness and fracture energy. The mechanical properties of HPC reinforced with hybrid fibers （steel fiber ＋ PP fiber） were equivalent to or better than those of HPC reinforced with steel fibers alone. In addition, the failure pattern of FRHPC beams changed from pull-out of steel fibers at lower temperatures （20, 300 and 600℃） to tensile failure of steel fibers at higher temperature （900 ℃）.     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.     

Durability of concrete subjected to the combined actions of flexural stress,freeze-thaw cycles and bittern solutions

Freeze-thaw durabilities of three types of concretesnormal portland cement concrete （OPC）, high strength concrete （HSC） and steel fiber reinforced high strength concrete （SFRHSC） were systemically investigated under the attacks of chemical solution, and combination of external flexural stress and chemical solution. Four kinds of bitterns from salt lakes in Sinkiang, Qinghai, Inner Mongolia and Tibet provinces of China were used as chemical attack solutions. The relative dynamic modulus （RDM） was used as an index for evaluating the damage degree during the course of chemical attack and stress corrosion. The experimental results show that the freeze-thaw durability of concrete is visibly reduced in the present of the flexural stress, i e, stress accelerates the damage process. In order to quantify the stress accelerated effect, a stress accelerating coefficient was proposed. The stress accelerating coefficient is closely related with the types of bitterns and the numbers of freeze-thaw cycles is. The more numbers of freeze-thaw cycles is, the greater the stress accelerating coefficient for various concretes will be. In addition, there also exists a critical ratio of external stress to the maximum flexural stress. If the stress ratio exceeds the critical one, the freeze-thaw durability of various concretes will be greatly decreased compared to the responding concretes without applied stress. The critical stress ratio of OPC, HSC and SFRHSC is 0.30, 0.40 and 0.40, respectively, indicating that HSC and SFRHSC have advantages over OPC and are suitable to use in the bittern erosion regions.     

SFRC subjected to domestic sewage and sustained load

The article aimed to study the durability of steel fiber reinforced concrete under the coupled sewage-loading according to compressive strength,flexural strength,compressive strength corrosion coefficient,flexural strength corrosion coefficient,compressive strength balance coefficient,flexural strength balance coefficient.Through the homemade load frame applied to design specimens,the pre-loading level are equivalent the damage intensity of 0%,10%,30% and 50% four different ways.The experimental results show that the performance of concrete down gradually and sustaining load aggravated the degree of domestic sewage attacking concrete after six month;under different stress states,the more loading levels,the more serious domestic sewage attacked the steel fiber reinforced concrete.It is proved that the concrete damage can be inhibited by adding the steel fiber,when steel fiber volume fraction is 1.0%,the corrosion resistance of concrete is best.     

聚丙烯纤维超高强石渣混凝土的力学性能研究

低碳聚丙烯纤维超高强石渣混凝土是利用地方原材料自主研发的强度高达134．9MPa、水泥消耗量低至350kgm-3且具有优异抗火性能的新型环境友好型混凝土。文章进行了11组立方体试件和8组棱柱体试件的抗压试验、9组劈拉试验和8组抗折试验,初步研究了聚丙烯纤维超高强石渣混凝土的力学性能。试验结果表明,在试验参数范围内,聚丙烯纤维超高强石渣混凝土与超高强石渣混凝土的力学特性有其相似之处,也有其自身的特点：在受压变形过程中,泊桑比几乎保持不变,由于聚丙烯纤维的阻裂效应,泊桑比小于超高强石渣混凝土,为0．244;拉压比在1／10．3—1／17．8之间;折压比为1／9．9—1／15．5;变形模量与超高强石渣混凝土相近,在14461MPa-16339MPa之间,小于超高强混凝土数值。     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明：3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I₂₀、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响

为研究低掺量钢-聚丙烯混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土试件及1组普通高性能混凝土对比试件,通过标准试验方法进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,试验中考虑的因素主要是钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)和聚丙烯纤维体积率.分析各因素对高性能混凝土拉压比的影响,结果表明:混杂纤维高性能混凝土具有明显延性破坏特征,而普通高性能混凝土表现为脆性破坏,混杂纤维的掺入使高性能混凝土的拉压比最大提高了26.2%,平均提高了9.9%.在影响高性能混凝土拉压比的四个因素中,钢纤维类型的影响最大,其次是聚丙烯纤维的体积率,影响最小的是钢纤维长径比.高性能混凝土中掺入适量钢-聚丙烯混杂纤维后,拉压比显著提高,韧性得到明显改善.     

聚丙烯纤维对改善高强混凝土高温作用后劣化性能的研究

通过对聚丙烯纤维高强混凝土高温后力学性能的试验研究,探讨了聚丙烯纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度在不同温度下的变化规律,并与高强混凝土火灾后性能变化规律进行比较,分析了聚丙烯纤维改善高强混凝土高温爆裂现象的机理,还阐述了聚丙烯纤维对高强混凝土受高温作用后力学性能的影响机理．最后,对进一步地研究进行了展望．     

高温破坏时纤维增强混凝土的性能研究

对纤维增强高性能混凝土在高温下的力学特征和剥落趋势进行了试验研究．制备3种类型的混凝土：普通混凝土（NSC）和高性能混凝土（HPC1、HPC2）．高性能混凝土为分别在普通混凝土中加入5kg／m^3的聚丙烯纤维或40kg／m^3的钢纤维而制成．在龄期达到120d时加热试件,温度分别为100℃、300℃、500℃和700℃,然后冷却,测试其抗拉强度、抗压强度、弹性模量和超声脉冲速度．对比试验在室温20℃下进行．结果表明：NSC和HPCI的残余强度在500℃、700℃几乎为线性降低;而HPC2的残余强度在300℃则急剧降低,在两种HPC中,均发生了爆裂剥落现象．