冻融作用下聚丙烯纤维混凝土力学性能

为了研究聚丙烯纤维混凝土抗冻性能,进行了聚丙烯纤维混凝土冻融试验。结果表明,随冻融循环次数的增加,聚丙烯纤维混凝土损伤不断累积,相对动弹模、抗压强度、抗折强度不断下降;掺入一定量聚丙烯纤维,能有效减缓相对动弹模的损失,有效提高抗折强度,但对于抗压强度的影响并不显著。在试验数据的基础上,分析纤维混凝土冻融力学性能衰减规律,建立了冻融循环作用下聚丙烯纤维混凝土抗压强度、抗折强度衰减模型。     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中冻融试验。通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响。研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能。钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5%时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好。     

寒区桥面铺装低掺聚丙烯纤维混凝土耐久性研究

针对寒区桥面铺装这一特殊应用领域要求,对不同掺入量的聚丙烯纤维混凝土进行冻融循环及冻融-氯盐共同作用下耐久性试验,研究低掺聚丙烯纤维对寒区桥面铺装混凝土性能的影响.试验结果表明:低掺聚丙烯纤维桥面铺装混凝土可提高抗冻性能和抵御氯盐侵蚀能力,防止钢筋锈蚀,增强混凝土耐久性.     

ECC材料的抗冻融性能试验研究

采用快冻法试验研究高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)的抗冻融耐久性能,并与混凝土和砂浆抗冻融性能进行对比,分析国产与进口聚乙烯醇(PVA)纤维对ECC抗冻融性能的影响规律,探讨砂灰比对ECC抗冻性的影响.结果表明:300次冻融循环后,掺入国产和进口PVA纤维的ECC质量损失率分别控制在2.5%和1.5%以内;ECC的纵向相对动弹性模量比混凝土和砂浆提高1.62～1.87倍;ECC的横向相对动弹性模量比混凝土和砂浆提高1.61～1.79倍.随着砂灰比的增加,ECC质量损失率逐渐增加;ECC纵向与横向相对动弹性模量稍有增加.ECC抗冻等级高于F300,完全可用于寒冷地区混凝土结构的加固与维护.     

冻融循环作用下混凝土的剪切强度试验研究

采用Z形试件剪切试验方法,对混凝土试件在冻融循环作用下的剪切强度进行了试验研究,并对混凝土冻融损伤的机理进行了初步分析.结果表明,在冻融循环作用下,混凝土的相对剪切强度随冻融循环次数的增加而降低,原因在于冻融循环引起水泥石本身和水泥石与骨料之间产生损伤,降低了混凝土的强度.     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

粉煤灰引气混凝土冻融循环后性能的试验研究

研究了粉煤灰引气混凝土在冻融循环后的性能,主要测定了其不同冻融循环次数下的质量损失、动弹性模量和抗压强度。通过快速冻融的方法,对在水中的混凝土试件进行了300次冻融循环试验研究,探讨了混凝土引气剂掺量、粉煤灰掺量和水胶比等因素对混凝土抗冻性能的影响。对试验结果进行了分析,为在冻融环境下混凝土水胶比、粉煤灰掺量和引气剂掺量的选择提出了建议,这些结论也为有抗冻要求的混凝土结构进一步的研究提供了试验依据和参考。     

持载和冻融循环对钢筋混凝土粘结性能的影响

通过中心拉拔试验,研究了钢筋持载与冻融循环耦合作用下钢筋混凝土的粘结性能退化规律.结果表明,冻融循环低于25次时,钢筋持载和冻融耦合对非引气混凝土粘结强度和峰值滑移影响较弱;冻融循环50次时,持载30%和50%试件的极限粘结强度分别降低22.8%和48.5%.即混凝土冻融损伤存在一个阙值.当冻融损伤低于该值,钢筋持载的耦合效应不明显;反之,冻融损伤高于该值,钢筋持载和冰胀压力相互促进冻融裂缝的开展,加速钢筋混凝土粘结性能退化过程,甚至在服役过程中提前发生劈裂破坏.另外,钢筋持载和冻融循环耦合作用对引气混凝土试件的粘结性能影响不明显.     

冻融后钢纤维混凝土力学性能的试验研究

通过钢纤维混凝土冻融循环试验,分析了冻融循环次数、混凝土强度等级、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土冻融后抗压强度、劈拉强度、抗折强度的影响,探讨了钢纤维对混凝土的增强机理.试验结果表明,钢纤维的加入对冻融循环后混凝土的抗压强度影响较小;当冻融循环次数较少时,钢纤维对劈拉强度和抗折强度的增加作用比较明显,而当冻融次数较大且钢纤维体积率较高(2%)时,钢纤维对混凝土的劈拉强度和抗折强度反而具有一定的负面影响;钢纤维混凝土强度等级的提高对改善钢纤维混凝土的抗冻性能较为有效.     

持载作用下 CFRP-高强混凝土界面的抗冻性能

目的 研究持栽状态下CFRP-高强混凝土界面的抗冻性能.方法 利用自行设计的加载装置将试件施加持续荷载后进行冻融循环试验,通过双面剪切试验对粘结界面的抗冻性能进行研究.结果 粘结面受到冻融循环作用后,试件的承载能力显著降低,在较多的冻融循环次数下,冻融时施加持续荷载对试件的极限承载力有更加不利的影响;持载冻融的试件发生剥离时的荷载相对最低,界面剥离后,荷载增长幅度最小;第一测点处的最大应变值有明显的降低,而是否持载对其没有特别的影响;剪应力峰值下降趋势明显.结论 冻融时施加持续荷载将会对CFRP-高强混凝土界面造成额外的损伤,导致界面的弹性模量降低,承载能力下降.     

钢纤维混凝土冻融和碳化后力学性能试验研究

通过对混凝土试件进行室内快速冻融和碳化试验,测试并分析了混凝土试件在冻融循环和碳化作用后的基本力学指标,探讨了钢纤维体积率、混凝土强度等级、冻融循环次数及碳化龄期对混凝土基本力学性能的影响.试验结果表明:冻融循环损伤了混凝土的力学性能,强度较低混凝土力学性能的损伤较强度较高为严重;碳化对混凝土的密实性有加强作用,并会提高其相对抗压、劈拉强度.适量的钢纤维掺量和较小的水灰比改善了混凝土微观结构,抑制了混凝土的冻融速度,提高了混凝土的抗裂性能和抗碳化性能.     

混凝土冻融环境区划与抗冻性寿命预测

针对现场冻融环境和室内冻融环境间的巨大差异,建立室内冻融试验与现场冻融之间的关系和衡量混凝土现场冻融环境作用效应强弱的量化方法.结合我国部分地区的实测或统计年均冻融循环次数,以年均负温天数为指标建立现场冻融循环次数的统计方法,进一步给出计算现场冻融循环次数的实用公式.以环境的平均降温速率为指标,基于静水压理论,针对饱水状态下的混凝土得到不同冻融环境下混凝土损伤之间的比例关系,给出室内等效冻融循环次数的计算方法,利用室内等效冻融循环次数对混凝土抗冻耐久寿命进行预测.以等效室内冻融循环次数为量化指标完成了全国冻融环境的耐久性影响程度区域等级的划分,提出利用区划图进行耐久性设计的方法.     

冻融疲劳作用下LHFRC损伤演变规律

为了研究层布式混杂纤维混凝土（LHFRC）在冻融疲劳作用下的损伤演变规律，提出了混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型，同时进行了普通混凝土（OC）与层布式混杂纤维混凝土的冻融试验，并在试验的基础上，回归出它们的冻融损伤演变方程。结果表明，LHFRC和OC的初劣点值相同，且在劣化初始阶段具体相同的损伤演变方程；在劣化扩展阶段，LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程，但LHFRF损伤变量小于同期的OC，钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展。     

季冻区聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能

针对普通混凝土易开裂、耐久性不良等问题,通过室内试验探讨聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能.利用weibull分布,研究在常温、冰冻及冻融循环状态下纤维掺量对水泥混凝土断裂能和疲劳寿命的影响.结果表明,聚丙烯纤维网具有提高混凝土耐久性的作用,冻融后抗压强度提高13.9%;早龄期抗裂性随着聚丙烯纤维掺量的增加而提高,在掺量为0.9 kg/m3时经济性最佳.     

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.     

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．     

The Frost-resisting Durability of High Strength Self-Compacting Pervious Concrete in Deicing Salt Environment

A high strength self-compacting pervious concrete(SCPC) with top-bottom interconnected pores was prepared in this paper. The frost-resisting durability of such SCPC in different deicing salt concentrations(0%, 3%, 5%, 10%, and 20%) was investigated. The mass-loss rate, relative dynamic modulus of elasticity, compressive strength, flexural strength and hydraulic conductivity of SCPC after 300 freeze-thaw cycles were measured to evaluate the frost-resisting durability. In addition, the microstructures of SCPC near the top-bottom interconnected pores after 300 freeze-thaw cycles were observed by SEM. The results show that the high strength SCPC possesses much better frost-resisting durability than traditional pervious concrete(TPC) after 300 freeze-thaw cycles, which can be used in heavy loading roads. The most serious freeze-thaw damage emerges in the SCPC immersed in the 3% of Na Cl solution, while there is no obvious damage in 20% of Na Cl solution. Furthermore, it can be deduced that the high strength SCPC can be used for 100 years in a cold environment.     

Durability of lining concrete of subsea tunnel under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation

Through the fast freeze-thaw cycle test,accelerated carbonation test,and natural carbonation test,the durability performance of lining concrete under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation were studied.The experimental results indicate that freeze-thaw cycle apparently accelerates the process of concrete carbonation and carbonation deteriorates the freeze resistance of concrete.Under the combined action of freeze-thaw cycle and carbonation,the durability of lining concrete decreases.The carbonation depth of lining concrete at tunnel openings under freeze-thaw cycles and tunnel condition was predicted.For the high performance concrete with proposed mix ratio,the lining concrete tends to be unsafe because predicted carbonation depth exceeds the thickness of reinforced concrete protective coating.Adopting other measurements simultaneously to improve the durability of lining concrete at the tunnel openings is essential.     

基于灰色理论的混凝土梁冻融后质量损失率预测

目的对冻融循环作用后,混凝土强度等级为C30的钢筋混凝土梁的质量损失率进行定量分析,为建筑结构设计和耐久性检测提供参考．方法引入控制论当中的灰色预测理论对冻融循环试验结果进行分析,在此基础上对试验结果的平均值进行预测分析并得出规律．结果对两组冻融循环作用180次的试验数据以及数据的平均值进行预测,得出钢筋混凝土梁的质量损失率与冻融循环作用次数之间的关系式,且计算结果与试验结果之间的残差值在理论控制范围内．结论通过对比分析三个曲线方程,得出其中最适合表达混凝土梁质量损失率与冻融循环次数之间关系的曲线方程,且推导出的方程可以用于实际工程计算和分析．     

碱激发下粉煤灰-市政污泥固废基混凝土抗冻融性能

为改善市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,在氢氧化钠及水玻璃的复合激发下,用经生石灰改性后的市政污泥取代10%细骨料,粉煤灰分别取代10%、20%与30%水泥,制备了混凝土。分析了不同冻融循环次数下,混凝土的表观现象、相对质量、相对动弹性模量、相对抗压强度及微观结构随粉煤灰掺量与碱当量的变化规律,分别以相对动弹性模量与相对抗压强度为损伤变量建立了不同的冻融损伤模型。研究结果表明：随冻融循环次数增加,混凝土表观损伤愈发严重,内部孔隙增多,相对动弹性模量及相对抗压强度显著降低;与对照组相比,粉煤灰及碱激发剂的加入可以改善市政污泥对混凝土冻融耐久性的劣化效果,降低混凝土在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失;当粉煤灰掺量10%、碱当量4%时,粉煤灰可在碱激发剂及改性污泥中残余碱的联合作用下被较充分地激发,可消纳改性污泥中的残余碱,减弱市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,此时混凝土水化程度最高,在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失最小,且服役寿命最长,约为16a以上;相对动弹性模量与相对抗压强度相关性良好,分别以两者为损伤变量的冻融损伤模型与试验结果均吻合良好。