环境侵蚀对混凝土结构力学损伤效应研究

为了研究酸性干湿循环作用对混凝土结构力学损伤影响,根据不同酸性环境（pH值为3、5、7）条件以及不同干湿循环次数（N=0、5、10、20、50）作用下,通过对混凝土试件进行质量损失测试以及抗压强度、抗折强度试验等,对酸性干湿循环作用引起混凝土结构力学损伤效应进行定量分析,研究结果表明:环境侵蚀对混凝土结构以及强度产生不可逆损伤,随着酸性干湿循环次数的增加,质量损失率最大达到9.30%、抗压、抗折强度最大增幅分别为13.58%、15.40%,最大减小幅度分别为9.55%、10.55%;混凝土抗压、抗折强度呈现分段变化,符合线性变化及指数变化规律;建立混凝土质量损失率、抗压强度以及抗折强度损伤演化方程,对环境侵蚀引起的混凝土结构力学损伤进行定量表征。     

荷载作用下粉煤灰混凝土硫酸盐腐蚀研究

通过试验模拟围岩复杂环境中混凝土在硫酸盐侵蚀和外界围岩压力作用下的侵蚀特点,分析不同侵蚀时间后混凝土抗压强度和动弹性模量经时变化规律,讨论溶液质量分数和应力水平对混凝土损伤规律的影响;根据SEM图片和XRD图谱,分析混凝土微结构的变化。试验结果表明:当试件受300 k N、质量分数5%硫酸盐溶液耦合作用时,其抗压强度和动弹性模量衰减率最大,分别为8.8%和20.4%。外界应力对混凝土结构的破坏作用及腐蚀产物钙矾石和石膏的膨胀作用在试件内部形成微裂纹,裂纹随侵蚀时间的增长而增多和扩展。     

玄武岩纤维对新型陶粒混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对陶粒混凝土性能的影响,制作了立方体试件、抗折试件和棱柱体试件,测得不同玄武岩纤维掺量下的吸水率和软化系数,7 d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度,28 d抗折强度、轴心抗压强度及静弹性模量。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,各组软化系数均大于0.85;各龄期下的抗压强度在玄武岩纤维掺量为0时上下波动;7 d、14 d、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势;立方体抗压强度、轴心抗压强度和静弹性模量变化规律基本一致。基于本试验和相关论文中的立方体抗压强度和轴心抗压强度数据进行线性拟合,建立了陶粒混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度间的经验公式。     

硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土的耐久性试验研究

针对盐渍土地区隧道衬砌混凝土耐久性问题,在不同质量分数硫酸盐溶液的侵蚀下,改变干湿循环次数,对粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久性进行了深入研究。结果表明:干湿循环作用下,硫酸盐溶液侵蚀粉煤灰混凝土试件,试件强度先小幅度增长,然后逐渐衰减。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,强度增长最为明显,可达到57.5 MPa;而动弹性模量则与干湿循环次数成反比,表现出循环次数越多,相对动弹性模量越低的特征。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,动弹性模量下降的速率最快,试件动弹性模量从339 MPa下降到235 MPa。粉煤灰混凝土的抗硫酸盐耐久性在一般盐渍土地区都可以较好的保持其强度。     

塑钢纤维掺量、长径比对混凝土力学特性影响

通过研究3种掺量、4种长径比的塑钢纤维,对橡胶混凝土的塌落度、抗压强度、劈裂抗拉强度及其应力-应变曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土塌落度、强度及应力-应变曲线影响规律。试验结果表明:塑钢纤维掺量增加、长径比增大,混凝土塌落度减小,黏聚性增加,应力应变曲线峰值应力提高,曲线下降段变缓,延性、韧性、阻裂性显著提高;选用最佳长径比20、适宜掺量6 kg/m3,抗压强度与劈拉强度较基准混凝土分别提高36.7%和69.7%,试件破坏时完整性较好。     

偏高岭土和钢纤维对混凝土力学性能影响研究

为研究偏高岭土（MK）和钢纤维（SF）掺量对混凝土力学性能和工作性能的影响，将不同体积掺量的SF掺入混凝土中，在SF掺量固定为1.2%时，复掺不同质量的MK，进行新拌混凝土的坍落度和3 d、7 d、28 d龄期试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验，并利用扫描电镜（SEM）进行微观分析。结果表明，掺入SF和MK显著降低混凝土坍落度；SF掺量为1.2%时，力学性能最优，立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高10.21%、66.33%和43.16%；在SF掺量为1.2%时，MK掺量在15%、10%和10%时，抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度最大，相较对照组SF-1.2，分别提高7.45%、6.21%和14.99%;SF在混凝土中起桥接作用，可有效延缓裂缝的扩展，MK可使混凝土内部变得更加密实，从而提高混凝土的力学性能。     

混凝土井壁受盐害侵蚀后的强度损伤试验研究

井壁混凝土结构在地下复杂环境中易受复合盐害侵蚀。为了研究混凝土受盐害溶液侵蚀后的抗压强度和抗折强度的变化规律,设计制作了C70标号的高强混凝土试块,配置了3种不同浓度的复合盐害溶液,测定试块经过多次复合盐害溶液浸泡后的抗压强度和抗折强度。试验结果表明:高强井壁混凝土在清水和复合盐害溶液浸泡后,抗压强度和和抗折强度的变化趋势不一样。在清水环境中,两者基本都是上升的趋势,抗压强度在初期其强度上升比较快,到后期逐渐趋于稳定,抗折强度在第6个月到第7个月之间有突变。在复合盐害溶液中,抗压强度和抗折强度整体上符合先增大后减小的变化趋势。腐蚀溶液浓度越大,后期下降的趋势越快。抗折强度的变化规律比抗压强度的变化规律复杂。     

煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对煤矸石混凝土结构耐久性问题,制作煤矸石混凝土立方体试件,进行抗硫酸盐侵蚀试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和干湿循环次数对煤矸石混凝土耐久性的影响.结果表明:煤矸石混凝土抗压强度随干湿循环次数增加呈先升高后降低的趋势;干湿循环15次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈负相关,与水胶比关系不大;干湿循环大于30次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈正相关,与水胶比呈负相关,相关显著性强弱表现为干湿循环90次＞干湿循环60次＞干湿循环30次.煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀能力能满足一般建筑物要求,这为煤矸石混凝土应用提供了试验依据.     

再生混凝土的基本力学性能试验研究

分别研究了与普通混凝土水灰比相同和坍落度相同两种情况下再生混凝土的基本力学性能.主要包括两种情况下再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量以及高温后混凝土的残余抗压强度.试验结果表明,在水灰比相同的情况下,再生混凝土的抗压强度较普通混凝土差别不大,但劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量降低以及高温后的残余强度则有所降低.在坍落度相同的情况下,再生混凝土的上述各基本力学性能均有所降低.同时表明,普通混凝土各基本力学性能指标间的关系均不适用于文中研究的两种情况的再生混凝土.     

岩石试件SHPB劈裂拉伸试验中能量耗散分析

利用直径50 mm变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对厚径比0.5的煤矿砂岩巴西圆盘试件进行对径加载,采取改变驱动气压的方法实施不同加载速率的动态劈裂拉伸试验。研究了砂岩试件动态劈裂拉伸破坏过程中的能量构成和耗散特征;尝试从能量角度出发,对砂岩试件动态劈裂拉伸破坏形态、平均应变率效应和动态拉伸应力强度进行能耗分析;发现试件吸收能量绝大部分耗散于岩石的损伤演化和变形破坏,可以较好地反映砂岩试件在冲击载荷作用下的抗拉性能变化。结果表明：砂岩试件拉伸应力强度与吸收能量随平均应变率增加近似对数关系增加,表现出显著的应变率相关性。研究成果可为岩石类脆性材料动态拉伸力学性能研究提供参考。     

典型硫酸盐环境中氢氧化钡对混凝土性能改善及机理

通过试验比较不掺/掺加氢氧化钡混凝土在典型硫酸盐环境中质量、超声波传播速度、强度等宏观性能的变化,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射及热重-差热分析等微观试验手段观测腐蚀引起微结构和腐蚀产物组分的变化,探讨氢氧化钡对混凝土腐蚀劣化的影响机理。试验结果表明:(1)掺加氢氧化钡的混凝土腐蚀劣化速率减缓,腐蚀引起的质量和波速的变化幅度均降低,腐蚀300 d后不掺/掺加氢氧化钡混凝土强度较腐蚀前分别下降17%和3%,氢氧化钡的掺入削弱了硫酸盐腐蚀的破坏程度;(2)相比普通试件,同样腐蚀时间下,掺加氢氧化钡试件的内部结构更完整致密,钙矾石、石膏等腐蚀产物含量有所降低,伴有硫酸钡生成,且随着腐蚀时间延长,掺加氢氧化钡试件内腐蚀产物数量较普通试件显著降低;(3)掺入氢氧化钡的试件内部同时发生了硫酸钡和钙矾石的生成反应,2者存在竞争性,硫酸根优先与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡沉淀阻塞硫酸盐溶液入侵的孔隙通道,进一步延缓了腐蚀反应的进行。     

硫酸盐侵蚀下矿用补偿收缩钢纤维混凝土压拉性能试验研究

 摘 要：对矿用补偿收缩钢纤维混凝土在不同侵蚀龄期下的抗硫酸盐侵蚀压拉性能进行研究。结果表明,在膨胀剂掺量为8%、钢纤维体积率为1.2%时其效果最佳。在硫酸盐溶液中侵蚀100d,其抗压强度和抗拉强度相对未侵蚀的基准混凝土分别提高了36.2%、4.52%;侵蚀200d的抗压强度和抗拉强度相对侵蚀100d分别下降了2.16%、2.08%。侵蚀早期,侵蚀溶液中的SO42-不但没有降低混凝土强度,反而使其强度大大增加,侵蚀200d时,强度相对下降,但下降幅度不大,SO42-在一定程度上能够有效减缓强度的下降。     

孔隙率对煤矸石混凝土力学特性的影响

探究煤矸石混凝土在不同孔隙率条件下的力学特性,采用EPS颗粒模拟煤矸石混凝土中的孔结构,制作四种不同孔隙率的试件。通过单轴压缩试验、劈裂抗拉试验、静力抗压弹性模量试验测得试件的力学参数,并分析孔隙率对其力学特性的影响。结果表明:孔隙率的大小对煤矸石混凝土的力学特性有明显的影响,随着孔隙率的增加,试件的抗压强度、抗拉强度和弹性模量随之减小。而3种力学参数的减少率随着孔隙率的增加而增加。     

神东矿区煤系地层岩石物理力学性质

岩石物理力学参数是数值计算、相似模拟、顶板分类、支架选型等理论分析和现场安全生产管理的基础性工作。分别从补连塔煤矿、大柳塔煤矿及布尔台煤矿采集岩芯并进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,分析了不同沉积时期的密度、RQD值、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数。根据试验矿井地层情况,将3个试验矿井的岩层划分为8个沉积时期,分别为白垩系、侏罗系安定组、侏罗系直罗组、侏罗系延安组1-2煤、侏罗系延安组2-2煤、侏罗系延安组粉砂岩、侏罗系延安组4号煤及侏罗系延安组底部。神东矿区岩层以砂岩为主,尤其是白垩系岩层主要为砂岩层。按沉积时期分组试验结果表明:随着沉积时间的增加,岩石的密度呈增大趋势,但是增大幅度不明显;岩石的抗拉强度、抗压强度、弹性模量及黏聚力与沉积时间呈现出一定的正相关关系;RQD值及内摩擦角与生成时间无明显的关系。生成时间对岩石的力学参数影响较大,其中,沉积时间对中粒砂岩抗拉强度的影响最大,最大值是最小值的31.2倍;沉积时间对中粒砂岩抗压强度及弹性模量的影响最大,单轴抗压强度最大值是最小值的12.4倍;弹性模量最大值是最小值的32.8倍;白垩系及侏罗系安定组的物理力学参数相对其它沉积时期要小很多。     

酸性化学溶液作用下花岗岩力学特性与参数损伤效应

以花岗岩为试验与研究对象,基于自然干燥状态以及不同流速、不同pH值的水化学溶液侵蚀作用,进行了一系列单轴压缩、三轴压缩及劈裂试验,对比分析了酸性水化学环境下花岗岩的强度损伤、变形特征及力学参数响应机制。试验结果表明：花岗岩的单轴、三轴抗压强度及抗拉强度、弹性模量与黏聚力随着酸性溶液pH值减小、循环水流速度增大而降低;泊松比则随着pH值减小、水流速度增大而增大;酸性溶液浸泡后花岗岩的内摩擦角较自然干燥状态有所降低,但较蒸馏水浸泡后花岗岩无明显变化;花岗岩的压缩变形特征有由脆性向延性转变的趋势。因此,自然水化学环境的pH值与流速是导致岩石变形特征改变及强度与力学参数损伤劣化的2个敏感性因素,而花岗岩对酸性溶液的pH值更为敏感。     

喷射钢纤维混凝土性能试验研究

 通过不同的配合比和掺入不同体积率的钢纤维混凝土来进行对比,利用抗压、劈裂抗拉和抗折试验分析钢纤维混凝土的性能。结果表明,水灰比为0.5的钢纤维混凝土抗压、抗折、抗拉强度分别比未加钢纤维混凝土提高了10.3%、9.6%和33.5%,水灰比为0.6的钢纤维分别提高了33.8%、10.8%和8.4%;而对于不同掺量的比较中,掺量较高的混凝土强度提高要高一些。由此可见,在不同的水灰比和不同的掺量下对混凝土的性能会产生不同的影响,但总体看来钢纤维能够提高喷射混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度等性能,能够为地下工程提供更好的支护作用。     

深井充填体细观破坏及充填机制研究

对不同灰砂比的深井充填体进行了无侧限单轴抗压、抗拉测试, 抗压试验中测得抗压强度、弹性模量和泊松比等数据; 抗拉试验中测得抗拉强度、线性阶段弹性模量和峰荷应变等参数。分析了拉、压试验中力学性质的变化规律, 鉴于拉压性质的相关性, 对拉压力学参数和试验曲线作了一定的对比分析, 对充填体细观破坏及充填体-围岩-矿柱系统作用机制进行了研究, 旨在为矿柱开采提供技术支持。     

矿物掺合料再生骨料混凝土的力学及耐高温性质研究

为了研究矿物掺合料对再生骨料混凝土的基本特性及耐高温特性的影响,利用飞灰、铁渣和稻壳灰对再生骨料混凝土进行改性,并进行高温和力学实验。结果表明,随着温度的升高,试样的密度和超声波速不断下降;添加法制备的试样的密度和超声波速大于替代法制备的试样;抗压强度和相对弹性模量随着矿物掺量的增加先增后减,在5%~10%时达到较大值。随着温度的增加,抗压强度先增后减,在100℃时达到较大值;且以添加法掺入矿物掺合料时,试样的强度和弹性模量较高。对再生骨料混凝土耐高温性能的增强作用飞灰>铁渣>稻壳灰。此外,采用替代法时混凝土的密度与抗压强度、密度与和弹性模量和超声波速与抗压强度间的相关性较好;而采用添加法时各个参数之间的相关性较差。      

矿粉和纤维对活性粉末混凝土工作和力学性能的影响

为研究硅粉和铁尾矿改性混凝土的基本特性,分别用硅粉和铁尾矿粉按照0～20%的比例替代水泥和河砂,并通过力学和氯离子侵蚀实验获得硅粉和铁尾矿粉的较优替代比;然后在此基础上,分别按照体积比为0～2%添加钢纤维、玄武岩纤维和剑麻纤维来改善混凝土的力学特性,结果表明：混凝土的抗压强度和抗拉强度随着硅粉和铁尾矿粉的增加先增后减,其中硅粉和铁尾矿粉的较优替代比分别为15%和10%。三种纤维都能有效地提高混凝土的抗压强度和抗拉强度,但降低混凝土的坍落度。掺入硅粉5%以及10%的铁尾矿粉可以提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,但过多的铁尾矿粉对混凝土的抗氯离子侵蚀性能不利;玄武岩纤维比钢纤维和剑麻纤维能更好地提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,SEM分析也获得相同的结论。