混凝土损伤抛物线模型的建立与寿命预测

在分析国内外混凝土抗冻性基本理论的基础上,总结前人的研究结果,借助损伤力学的原理,研究了混凝土冻融损伤失效过程的规律。在对不同强度和同条件养护和掺合料混凝土冻融循环损伤失效过程分析的基础上,提出了损伤加速度概念和损伤抛物线模型,对混凝土进行了寿命预测。研究结果表明,在冻融循环因素的作用下,不同强度、养护条件和掺合料对混凝土的抗冻性影响较大。混凝土的抛物线损伤模型简化了混凝土冻融损伤过程,建立了统一的冻融损伤演化的数学模型,能较精确地预测混凝土的使用寿命。     

基于损伤理论的预应力混凝土冻融破坏研究

损伤力学提供了一种分析疲劳演化、估算疲劳寿命的有效方法.混凝土冻融破坏是一种低周疲劳损伤,可以利用损伤力学理论进行分析.试验利用损伤力学中疲劳损伤的基本原理对预应力混凝土在冻融循环作用下的损伤与失效过程进行了分析,在比较几种低周疲劳损伤理论的基础上,利用混凝土冻融前后动弹性模量变化的规律建立了预应力混凝土冻融破坏模型.并根据试验结果对模型进行了评价.结果表明在相同冻融循环次数下,随着应力水平的提高,混凝土抗冻能力是提高的;随着冻融的继续进行,应变趋向于定值,此时混凝土不再能承受应力作用而失效破坏.     

混杂纤维混凝土冻融耐久性与损伤模型研究

采用钢-玄武岩纤维增强混凝土的技术方法,通过冻融循环试验,研究了钢纤维与玄武岩纤维相互混杂对混凝土抗冻性的影响规律及其冻融损伤模型。研究结果表明:不同的纤维掺量对混凝土抗冻性影响较大,当钢纤维体积掺率为1.5%、玄武岩纤维体积掺率在0.05%左右时,混凝土的抗冻性最好,达到了F250以上水平;分析了混杂纤维混凝土的冻融损伤机理,分别以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量建立了混杂纤维混凝土的冻融损伤模型,发现动弹性模量衰减模型优于冻融累积损伤衰减模型,且二次项函数模型比指数函数模型具有更高的拟合精度。     

混凝土冻融损伤后的吸水特性

对掺与未掺引气剂的混凝土进行了冻融破坏,通过吸水试验和中子辐射试验,研究了冻融损伤对掺与未掺引气剂混凝土吸水特性的影响.结果表明,中子成像技术能够实现对非透明性混凝.土材料吸水演进过程的可视化观测和定量分析.未掺引气剂的混凝土其抗冻性较差,在10次冻融循环后动弹模量损失14%的情况下,其水分渗透深度约增30%;掺加引气剂后,即使遭受200次冻融循环,混凝土的整体动弹模量也无明显损失,但200次冻融循环后,混凝土表层出现部分剥落,水分渗透速率及深度均相应增大.在评价混凝土冻融损伤时.除整体动弹模量损失外,还需考虑冻融损伤对混凝土吸水性能的影响.     

混凝土随机冻融损伤三维预测模型

为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究.针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三...     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

在荷载与冻融双重损伤因素共同作用下钢纤维对混凝土损伤抑制能力的研究

本文主要研究了在荷载与冻融双重破坏因素共同作用下,钢纤维对不同强度等级混凝土损伤失效的抑制能力.实验结果表明,因钢纤维的高阻裂效应对混凝土收缩与膨胀均有优异的抑制作用,从而有效提高了不同强度等级混凝土抵抗双因素破坏作用下复合损伤的能力.大大延缓了混凝土的失效进程,延长了使用寿命.     

纤维混凝土冻融损伤试验研究

对普通素混凝土、掺加钢纤维或聚丙烯纤维的混凝土进行了快速冻融循环试验,经过对试件进行强度测试,分析研究了冻融循环后掺加不同纤维的混凝土的力学损伤规律,依据损伤破坏的相关理论,对纤维混凝土的冻融损伤破坏机理进行了分析。以动弹性模量来定义损伤变量,依据试验数据对损伤演变模型进行了拟合。分析和计算结果表明:混凝土中掺加纤维有助于减小冻融循环对试件动弹性模量的影响,提高了混凝土的抗冻性;掺加钢纤维和聚丙烯纤维的混凝土抗压强度和抗弯拉强度损失远小于普通素混凝土,尤其是抗弯拉强度大大提高;结合试验数据对冻融损伤演变方程进行拟合,发现纤维混凝土冻融损伤演变模型有较高的拟合精度,说明该模型能较好地表征本试验的纤维混凝土冻融损伤演变过程。     

盐腐蚀与应力作用下混凝土的冻融损伤及抑制

采用快冻法研究了普通混凝土(OPC)、高性能混凝土(HCMC)以及绿色高耐久性混凝土(GGDC),在盐溶液作用及其与弯曲应力的同时作用下,混凝土的抗冻性以及不同增强措施对混凝土抗冻性的影响.结果表明:弯曲应力加速了混凝土的冻融损伤,盐溶液减缓了混凝土的冻融损伤程度.水胶比减小和大掺量矿物掺合料(粉煤灰+矿渣+硅灰),难以抑制混凝土在(冻融+10%NaCl)、(冻融+5%MgSO4)和(冻融+35%弯曲应力+5%MgSO4)作用下的冻融损伤,但是对于混凝土在单一冻融、(冻融+5%MgCl2+5%Na2SO4)、(冻融+35%弯曲应力)、(冻融+35%弯曲应力+10%NaCl)和(冻融+35%弯曲应力+5%MgCl2+5%Na2SO4)作用下的冻融损伤却具有显著的抑制效果.同时掺加混杂纤维、膨胀剂和引气剂的GHDC,抑制冻融损伤的效果非常明显,在弯曲应力及盐溶液同时作用下具有超高的抗冻融破坏能力.     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土冻融损伤试验研究

为研究混杂纤维对高性能混凝土抗冻性能的改善效果,对普通素混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢-聚丙烯混杂纤维混凝土开展快速冻融循环试验,对冻融作用下试样的各项强度指标进行了检测,并对其质量损失率及相对动弹性模量的变化规律进行了分析。研究结果表明:掺加纤维有利于改善高性能混凝土的抗冻性能,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗冻性能最好,经过200次冻融循环,其质量损失率,相对动弹性模量损失率和强度损失均最低;基于三次多项式建立的纤维混凝土冻融损伤模型比基于指数函数建立的纤维混凝土冻融损伤模型精确度更高,在描述纤维混凝土的冻融损伤程度上适用性较强。     

基于超声波测试的冻融循环作用下混凝土强度损伤演变研究

针对高寒地区混凝土抗冻耐久性问题,在混凝土中加入不同掺量的粉煤灰研究其抗冻性能,通过非金属声波检测仪进行冻融循环过程中混凝土强度无损测试,研究了冻融循环作用下混凝土强度损伤和动弹性力学参数的演化特征,分析了冻融循环过程中混凝土声波波速与力学性能变化规律.研究结果表明:掺入引气剂能够提高混凝土的抗冻性,相同引气剂掺量下,...     

纳米SiO2改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。     

基于唯象损伤观点的混凝土冻害模型研究

对混凝土冻害机理的认识大多是从材料学角度出发,集中在孔溶液对孔结构的作用上,是从原因学观点出发的物理解释。但鉴于混凝土冻害的复杂性,现在还未统一对混凝土冻害机理的物理认识。从混凝土受冻后宏观性能衰退的表现出发,结合已有的对混凝土冻害在细观上的认识,应用疲劳损伤观点在唯象学层面上理解混凝土冻害的机理是一个新的探索,也为解决现实冻害评估问题提供了定量化手段。本文在综述已有冻害机理的基础上,结合冻融试验及现场检测结果,从细观上分析冻害发展的过程,从宏观材料性能衰退的角度认识混凝土冻害机理,认为混凝土冻害是一个疲劳损伤的过程。最后给出了作者应用疲劳损伤机理建立的混凝土冻害模型,并与已有试验数据比较,验证了模型的合理性。     

冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明:冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。     

单面冻融下玄武岩纤维混凝土抗冻性能研究

通过玄武岩纤维混凝土单面冻融试验,分析了不同冻融次数、冻融介质(水、盐、飞机除冰液)和纤维掺量下混凝土的质量损失、动弹性模量及抗压强度,研究了玄武岩纤维混凝土的单面抗冻性及其损伤规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,3种冻融介质下玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量、抗压强度均减小,而质量损失出现相反情况。3种冻融介质对混凝土的损伤程度最严重为盐溶液,其次分别为水溶液、飞机除冰液。对于水冻与盐冻,混凝土掺入玄武岩纤维能够提升其抗冻性。通过拟合发现,二次多项式模型的拟合精度高于指数型模型,说明二次多项式模型更能准确表征单面冻融下玄武岩纤维混凝土的损伤程度。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

聚合物改性多孔混凝土冻融特性研究

多孔混凝土路面的冻融破坏主要表现为内部冻胀及表面脱落,为研究聚合物改性多孔混凝土的冻融特性,采用快冻法对不同配比的基准混凝土、含砂混凝土及聚合物混凝土进行低温冻融循环试验,对比分析试验前后多孔混凝土试件的外观及质量损失。结果表明：基准混凝土的抗冻性主要由粗集料的冻融特性决定;而掺入机制砂或聚合物的多孔混凝土,其抗冻性由集料及胶结料的冻融特性共同决定;可通过选用抗冻性好的优质集料,增加混凝土中胶结料的含量,改善季冻地区聚合物改性多孔混凝土的抗冻性能。     

北方地区路桥工程混凝土抗冻性研究

从混凝土的冻融破坏机理出发,分析了影响混凝土结构抗冻性的主要因素,提出了提高混凝土抗冻性的方法,以延长混凝土结构的使用寿命。     

关注环境作用的混凝土冻融损伤特性研究进展

混凝土结构耐久性劣化在不同的暴露环境下存在着显著的区域特征。研究冻融循环条件下环境参数变化对混凝土冻融损伤的影响规律,对混凝土结构的耐久性设计和工程实践具有重大的实际意义。关注混凝土结构耐久性的定量化设计,对混凝土结构服役寿命预测的需求进行分析,提出对现场冻融环境、现场与实验室试验环境下混凝土冻融损伤之间的关系、混凝土的抗冻性三个方面的数量化需求。总结现场冻融环境量化、混凝土经受冻融循环过程中环境因素（冰冻降温速率、最低冰冻温度、最低冰冻温度持续时间和饱含水情况）对混凝土冻融损伤作用机理与作用规律方面的理论与试验研究,进一步分析现场冻融环境与实验室试验冻融环境下混凝土冻融损伤关系的相关研究成果,并在混凝土冻融耐久性寿命预测和耐久性设计方法的层面上,提出最终结论与建议。