基于Wiener随机过程的混凝土加速寿命试验

设计了模拟自然环境的混凝土加速寿命试验,测试了试件的动弹性模量、质量和超声声速,并对其相对质量及相对动弹性模量变化规律进行了研究;结合混凝土试件寿命数据,采用Wiener过程对其动弹性模量的耐久性退化趋势建模,得到了剩余寿命可靠度函数.结果表明:模拟自然环境的加速寿命试验更接近混凝土结构在实际条件下的服役过程;以相对动弹性模量作为耐久性评价参数,与相对质量评价参数相比,其对环境因素的影响更为敏感;在混凝土劣化过程中,以盐冻循环破坏为主,其他破坏为辅;Wiener随机过程可有效描述混凝土的耐久性退化规律,基于收集的部分寿命数据,应用该方法建立的剩余寿命可靠度函数能直观反映其剩余寿命,且剩余寿命预测与试验结果一致.     

基于Wiener退化过程的纤维混凝土耐久性研究

为研究严寒地区纤维混凝土的耐久性及使用寿命,设计了随温度变化下纤维混凝土加速寿命试验,定期测定试件的质量损失、相对动弹性模量,并根据测定的数据对其耐久性进行评价分析;同时依据一元Wiener退化过程建模并进行加速寿命预测。结果表明:随冻融次数的增加,试件逐步损伤劣化,试件的相对质量和相对动弹性模量均能有效反映损伤过程,且以相对动弹性模量作为评价参数更能准确、真实地反映试件的损伤劣化情况;通过一元Wiener退化过程进行可靠度建模,以试件的相对动弹性模量作为退化指标,利用该模型计算后可得到试件的概率密度函数和可靠度函数,对其结果进行数据拟合,并确定出纤维混凝土试件在该试验条件下最长使用寿命可达到3 500 h左右。     

受硫酸盐侵蚀水泥基材料力学性能及本构模型

针对水泥砂浆材料,以干湿循环次数和硫酸盐溶液浓度为试验参数,研究硫酸盐干湿循环腐蚀对水泥基材料力学性能的影响.基于连续介质损伤力学基本理论,根据试验结果,建立了硫酸盐侵蚀水泥基材料的弹塑性化学损伤本构模型.模型计算结果与试验数据对比表明,所建立的模型能够很好地预测受腐蚀水泥基材料在受压作用下的弹性、塑性及损伤特征.     

干湿循环对道基材料中粗砂的性能影响研究

依托南昌青云谱机场扩建项目,现场模拟机场跑道试验区,进行压实度试验、室外CBR试验、室内CBR试验以及道基反应模量试验,研究了雨旱季交替雨水反复浸泡干湿循环条件下,中粗砂作为道基材料,其力学性能变化规律。得出了道基材料中粗砂在干湿循环条件下,其力学性能与干湿循环次数的正反比例关系,及道基承载力随着干湿循环次数的增加呈现先陡降后趋于稳定的变化规律。     

石灰改良土干湿循环下胀缩性研究

为获取改良土工程设计参数,对李渡红土加入掺合料石灰后,进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到了其胀缩变形变化规律,指出有荷条件下,不同配比的试样随干湿循环次数增多其相对和绝对胀缩率都在逐渐减小;石灰量在一定范围内,土样的绝对和相对胀缩率随土料中含石灰量增多而减小。     

有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律

为获取符合工程实际的设计参数,对宁明原状膨胀土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到其胀缩变形和强度的变化规律。结果表明膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆。在一定荷载变化范围内,经历相同的干湿循环次数,荷载越大膨胀土的绝对和相对胀缩率越小;土的抗剪强度随上覆压力的增大而增大,且在同一级荷载下随着干湿循环次数的增多而衰减,但随着荷载增大其衰减率变小。荷载对干湿循环过程中膨胀土的胀缩幅度及强度衰减具有明显抑制作用。     

干湿循环条件下混凝土氯离子侵蚀的模拟试验及相似性

以典型海洋环境干湿循环环境下氯盐侵蚀混凝土的现场试验为背景,分析沿海地区混凝土在干湿循环条件下氯离子侵蚀的参数;以潮差区环境区域为例,模拟现场环境参数,完成了室内加速模拟试验方案。对比研究了自然环境和室内试验数据结果,分析了主要侵蚀参数之间的相似性。     

干湿循环作用对水泥基复合充填材料的影响

为探究干湿循环对水泥基复合充填材料长期稳定性的影响,以水灰比4∶1水泥基复合材料为研究对象,借助ETM力学试验系统、X射线衍射及扫描电镜扫描装置,对不同干湿循环次数下"饱水"状态和"失水"状态的试件进行单轴抗压强度试验,并通过物相分析及微观结构探讨干湿循环对其影响机理.结果表明,随着干湿循环次数的增加,"饱水"状态下失水率逐渐增大,含水率和容重呈下降趋势,峰值强度先增加后减小,增幅最高达9%;"失水"状态下失水率、含水率和容重均变化不大,峰值强度较初始状态有所降低,最高达13.5%;两种状态弹性模量和残余强度都呈下降趋势.通过机理分析发现,"干"过程中碳化反应是材料强度降低的主要原因,而"湿"过程中吸水将部分碳酸钙等物质转化为具有承载能力的钙矾石(AFT)和碳硫硅钙石(TSA)是材料强度恢复的主要原因,但恢复能力有限,长期的干湿循环会对水泥基复合充填材料稳定性产生不利影响.     

干湿循环和盐类耦合对水泥基材料的侵蚀

研究盐类及干湿循环耦合条件下水泥基材料的腐蚀情况,通过抗压强度损失率、抗渗性能评价水泥基材料的抗腐蚀性能;通过SEM观测水泥基材料内部的微观结构.结果表明在干湿循环过程中,海水主要成分对水泥基材料侵蚀由大到小的顺序为MgSO4、K2SO4 MgC12、NaC1,降低水胶比和添加掺合料可有效提高水泥基材料抗海水腐蚀性能.NaCl对水泥基材料的微观破坏有限,Mg2＋和SO42-侵蚀后微观结构破坏严重.     

不同干湿循环路径下压实黄土强度劣化规律研究

干湿循环会导致土体的强度参数产生一定的劣化,从而影响填方边坡等工程体的稳定性。以压实黄土为研究对象,针对干湿循环路径,即干湿循环幅度、干湿循环下限含水量两因素对干湿循环效应的影响进行了试验研究。通过不同影响因素不同水平下的干湿循环三轴试验得出了压实黄土强度参数的劣化过程。通过采用双曲线函数对劣化度进行拟合,定量分析了干湿循环幅度、干湿循环下限含水量对干湿循环最终劣化度与劣化发展速率的影响。研究结论可为压实黄土干湿循环劣化规律的分析以及填方边坡灾害预测提供理论依据。     

干湿循环下红粘土力学特性衰减规律研究

采用三轴试验、回弹模量试验和固结试验研究了红粘土力学特性衰减规律,并从微观结构的角度分析了衰减机理,探讨了干湿循环下红粘土边坡、路基沉降和路面结构层厚度计算中的参数取值问题。研究结果表明,干湿循环显著降低了红粘土的强度指标,增大了变形指标,其中第一次干湿循环对红粘土力学指标的影响较大,经过一定次数的干湿循环作用后,强度与变形指标均趋于稳定。初始状态红粘土微观结构为凝聚结构,第一次干湿循环后成为叠聚式粒团结构,承载能力急剧衰减,3~5次干湿交替后,结构逐渐重新平衡,土样力学性能趋于稳定。建议干湿循环下路基边坡稳定性计算参数取值为:粘聚力稳定值为未经循环值的47%~57%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~64%;路面结构层厚度计算中土基回弹模量稳定值为未经循环值的10%~46%;路基沉降计算中压缩系数稳定值为未经循环值的1.4~10.5倍。     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明：掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

寒区盐渍土环境下混凝土的破坏机理研究

针对吉林西部盐渍土地区混凝土在冻融、干湿和盐浸多重作用下性能衰减的问题,利用快速冻融机,进行冻融-盐浸-干湿、冻融-盐浸、冻融-干湿不同条件下的对比试验,以混凝土的动弹性模量和质量损失为评价指标,结合微观组织和XRD分析,研究了混凝土的劣化机理。结果表明:冻融-盐浸-干湿共同作用下,混凝土的性能衰减最快;不同试验条件下,混凝土相对动弹性模量与循环次数之间满足三次函数关系;混凝土的破坏是水结冰膨胀、盐结晶膨胀、渗透压增大、盐化学侵蚀等多因素相互渗透的结果,其中前两项起主要作用。     

受侵蚀混凝土耐久性衰减影响因素试验研究

针对地处滨海和盐渍区的混凝土建筑物长期遭受干湿循环和有害化学离子侵蚀的双重作用,导致混凝土耐久性衰减的问题,采用现场调查、室内加速试验、理论分析等相结合的研究方法,进行干湿循环下硫酸盐、复合盐(硫酸盐+氯盐)、水三种不同侵蚀条件的对比试验,以试件的相对动弹性模量为评价指标,研究不同侵蚀方式、侵蚀介质、水灰比、及粉煤灰掺加对受侵蚀混凝土耐久性能衰减的影响规律,研究结果表明:干湿循环能够促进硫酸盐对混凝土的侵蚀;干湿循环与硫酸盐侵蚀条件下,硫酸盐的侵蚀作用较复合盐的侵蚀作用明显,掺入20%粉煤灰对于增强混凝土抗盐结晶侵蚀性能有一定的积极效用。     

干旱灌区混凝土劣化影响因素试验研究

针对西北干旱灌区水工混凝土建筑物受碳化、侵蚀、干湿循环等"超叠加效应",致使建筑物提前出现开裂、剥落等危害的问题,采用现场调查、X光衍射、室内加速试验等方法,以质量损失率和相对动弹性模量为材料性能评价指标,研究了环境因素及混凝土自身因素对混凝土材料劣化过程的影响,分析了干旱灌区水工混凝土在多因素作用下的材料损伤劣化规律。研究表明,碳化、干湿循环会加速硫酸盐对混凝土的侵蚀作用,且后者作用更为明显,三因素的叠加作用对混凝土劣化的影响最为显著;减小混凝土水灰比或适量掺加粉煤灰可以提高混凝土抵抗碳化、硫酸盐侵蚀以及干湿循环等叠加作用的能力。     

混凝土裂缝的表面处理方法对防水性能的影响

研究了水泥基材料裂缝经防水卷材,防水涂料,水泥基渗透结晶处理后的短期、长期防水效果,并对其在冻融循环及干湿交替下的防水耐久性进行了分析比较。试验结果表明,防水卷材适用于迎水面处理裂缝,在冻融循环和干湿循环中容易出现部分或全部脱粘的现象,从而导致防水失效,防水卷材修复裂缝的防水耐久性主要取决于粘结层的耐久性;防水涂料适用于迎水面与背水面的裂缝处理,并且与水泥基材料结合良好,不容易脱落,在冻融循环和干湿循环中也体现出较好的防水耐久性,即使在循环次数增加时,失效也是一个渐变的过程;水泥基渗透结晶型修复材料适用于迎水面与背水面的裂缝处理,经养护后能够很好的起到防水作用,在冻融循环和干湿循环中,体现出了非常好的防水耐久性,其防水能力并未随着循环次数的增加而下降,体现出了永久防水和动态防水的效果。     

环氧涂层对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

分别采用氯离子快速渗透和吸水率试验来评价环氧树脂涂层后混凝土在饱水状态下抗氯离子渗透性能和非饱水状态下由浸湿过程中毛细吸附所引起的氯离子传输能力,并与有机硅、聚合物水泥基防水涂料及其复合涂层效果比较.试验结果表明,环氧树脂涂层能显著提高浸泡情况下混凝土抗氯离子渗透能力,其效果优于有机硅和聚合物水泥基防水涂料,虽然其降低干湿循环条件下的毛细吸附能力比有机硅稍差,但却明显强于聚合物水泥基防水涂料.     

干湿交替作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

研究了干湿交替-硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的损伤过程,以混凝土相对动弹性模量的变化来表征混凝土内部的损伤程度.采用环境扫描电镜(ESEM)分析了干湿交替与硫酸钠溶液作用下混凝土的微观结构.结果表明,与自然浸泡硫酸盐溶液腐蚀方式相比,干湿交替作用加剧了混凝土在硫酸盐溶液中的损伤程度:干湿循环早期,硫酸盐对混凝土有填充空隙缺陷的作用.同时试验表明,水胶比对混凝土的相对动弹性模量有重要影响:矿物掺舍料的加入能显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力.     

荷载作用下的混凝土硫酸盐腐蚀研究

本试验研究了荷载作用下混凝土的硫酸盐腐蚀,采用在线测定方法对不同水灰比的混凝土试件进行了与干湿循环有关的SD 和MDF耐久性试验,研究荷载、干湿循环和硫酸盐侵蚀等破坏因素的单独作用及其复合作用对混凝土耐久性的影响规律;以相对动弹十模量为评价指标对多因素协同作用下的不同水灰比混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀性能进行了表征,通过动弹性模量在硫酸盐侵蚀条件下自变化,探索更为实用的混凝土抗硫酸盐性能的评价方法,对防治混凝土硫酸盐侵蚀提出了一些对策.     

干湿-冻融循环作用下沥青水老化的微观特性

模拟杭州夏季高温高湿、冬季微冻融的气候特点,在综合考虑循环次数、热、氧及水等因素的基础上,设计室内干湿-冻融循环试验,采用薄膜烘箱对基质沥青和SBS改性沥青进行短期老化,借助红外光谱(FTIR)与凝胶渗透色谱(GPC)分析了干湿-冻融循环作用下沥青特征官能团和相对分子质量变化,探究沥青水老化的微观特性.结果表明:随着干湿-冻融循环次数的增加,在热(60℃)氧化条件较为温和的情况下,基质沥青与SBS改性沥青中羰基的特征峰在FTIR图谱中变化较小,以至观测不到;亚砜基指数明显增大,丁二烯指数明显减小;数均相对分子质量、重均相对分子质量、分散度及大分子区(LMS)含量均逐渐增大.推荐采用亚砜基指数和LMS含量来定量表征沥青在干湿-冻融循环作用下的水老化程度.FTIR与GPC试验均表明,在水环境中,干湿-冻融循环作用将加剧沥青材料的老化;SBS改性沥青的抗水老化性能优于基质沥青.