盐冻环境下水利工程混凝土掺粉煤灰性能影响研究

文章利用水工混凝土试验(5％Na2 SO4盐冻环境),定量分析了冻融循环次数与混凝土抗压强度、相对动弹性模量、质量损失之间的关系,并结合试验数据建立函数关系式.试验表明:盐冻环境下不同粉煤灰掺量的水工混凝土抗压强度、相对动弹性模量和质量损失均明显高于水冻环境,抗压强度与相对动弹性模量总体呈线性变化;依据强度损失率推导出...     

盐冻作用下掺粉煤灰水工混凝土性能演化试验研究

开展盐冻(5%Na2SO4)作用下湿筛混凝土的试验,定量分析了试块的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度随冻融循环次数的变化。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,盐冻作用下湿筛混凝土试件的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度明显高于水冻作用下,且冻融后期呈指数式迅速下降,相对动弹性模量和抗压强度大致呈线性关系,并依据试验数据建立了二者的函数关系式。依据抗压强度损失率≥50%,推导出掺粉煤灰混凝土新的冻融评价标准:相对动弹性模量≤72%,为运用相对动弹性模量指标来精确评价盐冻作用下掺粉煤灰湿筛混凝土的损伤性能提供了理论依据。     

基于响应面法和Weibull分布的不锈钢纤维再生混凝土抗冻性能研究

【目的】在我国严寒地区,冻融损伤会使再生混凝土(RAC)结构提前达到耐久性极限甚至导致构件失效,为了延长再生混凝土(RAC)结构在严寒地区的使用寿命,【方法】对再生混凝土(RAC)、天然混凝土(NC)、普通钢纤维再生混凝土(PFRAC)和不锈钢纤维再生混凝土(SFRAC)进行冻融循环试验。经过冻融循环后,测得RAC、NC、PFRAC、SFRAC的质量损失及相对动弹性模量,分析冻融循环过程中混凝土内部的损伤机理及劣化规律。以相对动弹性模量为损伤变量,基于响应面模型(RSM)和Weibull分布建立了钢纤维再生混凝土冻融损伤模型,研究冻融循环次数、PF和SF的掺量对再生混凝土抗冻性的影响。【结果】结果表明,SF的掺入能有效延缓RAC质量的损失和相对动弹性模量的降低。冻融循环150次时,掺量为2%的SFRAC质量损失和相对动弹性模量分别下降3.01%和19.57%。SFRAC与RAC相比,质量损失率降低了0.4%,相对动弹性模量提高了14.17%。【结论】Weibull分布和响应面模型(RSM)的预测结果 基本一致,但RSM预测值的相对误差要低于Weibull分布的预测值。两种模型的相关系数...     

混凝土抗盐冻性能试验

为研究混凝土强度等级、矿物掺合料和含气量对其抗盐冻性能的影响,对混凝土进行了盐溶液条件下的快速冻融试验。通过硬化混凝土气泡参数测定验证了新拌混凝土含气量与硬化混凝土含气量之间的相关性,对混凝土外观、相对动弹性模量、累积剥落量随冻融循环次数变化规律进行了分析,研究了不同强度等级、矿物掺合料、含气量等因素对混凝土抗盐冻性能的影响趋势。结果表明:单纯提高强度等级并不一定利于混凝土抗盐冻性能的改善,对中低强度的混凝土而言,含气量是影响其抗盐冻性能的决定性因素;粉煤灰与矿渣粉的掺量应控制在一定范围内。     

冻融环境下混凝土耐久性试验及寿命预测

为研究经历冻融作用后混凝土的耐久性,选取混凝土的相对动弹性模量和抗压强度作为衡量指标,依据混凝土快速冻融循环试验方法,对5组混凝土试件展开冻融试验,并利用SPSS软件进行了相应预测。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的相对动弹性模量损失率及抗压强度损失率上升;冻融循环次数与相对动弹性模量损失率之间具有良好的幂函数关系,与抗压强度损失率之间具有良好的二次函数关系;水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加的损伤程度越大。     

盐冻循环对湿筛混凝土损伤演化研究

开展了水灰比为0.46的湿筛混凝土在盐冻(5%Na_2SO_4)循环作用下试验研究,分析了材料动弹性模量随冻融循环次数的损伤规律,并推导出混凝土损伤演化方程。研究发现,在冻融初期,混凝土损伤变量增幅十分缓慢,但随着冻融循环次数的增加,其损伤变量增速逐渐加大;与单一的水冻循环相比,盐冻循环极大地加速了混凝土的损伤进程。     

冻融循环对玄武岩纤维水泥土力学性能的影响试验

对素水泥土及玄武岩纤维水泥土进行了冻融循环作用前后的无侧限抗压、劈裂抗拉试验,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、水灰比、纤维掺量等因素对两种水泥土力学性能的影响规律。结果表明:掺入玄武岩纤维后水泥土的冻融强度损失率降低;水泥土的冻融强度损失率随水灰比的增大而增大,随龄期的增大而减小;冻融后水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与其受到的冻融循环次数之间的关系可用双曲线拟合;水泥土的劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度的比值在14%～17%之间。     

憎水化处理提升水工混凝土抗盐冻性能的研究

为了研究憎水化处理对水工混凝土抗盐冻性能的影响,选择有机硅和硅烷两种憎水剂,制作水工混凝土试件并对其进行憎水化处理,进而测试其接触角和吸水率及随盐冻循环的质量损失率和相对动弹性模量。研究结果表明:憎水化处理能够显著提升水工混凝土的憎水性,大幅度降低其吸水率,平均改善幅度达70%,同时,能够在一定程度上改善水工混凝土的抗盐冻剥蚀质量损失率和相对动弹性模量损失,起到延缓和减轻水工混凝土盐冻破坏的作用。对应200次盐冻循环,憎水化处理混凝土的质量损失和相对动弹性模量损失分别平均降低了64.4%和51.2%。但是,值得注意的是憎水化处理在水工混凝土表层所形成的憎水层会随着盐冻循环逐渐破坏,导致憎水化处理对水工混凝土抗盐冻性能的改善作用逐渐丧失。     

除冰盐浓度对混凝土盐冻影响的研究

为研究除冰盐浓度对混凝土盐冻破坏的影响,对浓度分别为0％、1％、3％、5％和7％的NaCl除冰盐溶液冻结形成的盐水冰进行单轴无侧限抗压破坏以及混凝土0％、3％的NaCl溶液慢冻循环试验,得出盐水冰的浓度与弹性模量的关系以及混凝土随冻融次数增加力学性能的变化,通过改善后的胶剥落理论,对除冰盐溶液在中等浓度时混凝土产生的盐冻剥蚀破坏最为严重的现象给出了合理解释.     

寒区面板混凝土抗盐冻侵蚀试验研究

为提升寒冷盐碱地区面板混凝土的耐久性,将聚丙烯纤维掺入到面板混凝土中,进行不同盐溶液浓度下的冻融循环试验.结果表明:掺入纤维对面板混凝土的抗盐冻性能有较大幅度提升,当聚丙烯纤维掺量为1kg/m3时,面板混凝土的抗盐冻性能表现最佳;面板混凝土在中等盐浓度(3.5％)下的冻融损伤要大于在低等浓度(2％)和高等浓度(5％)下的冻融损伤.这一研究成果可为面板混凝土设计施工提供借鉴.     

单掺和混掺纤维面板混凝土抗盐冻耐久性试验研究

为了研究盐冻作用下掺纤维面板混凝土耐久性的问题,将钢纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯-钢纤维、聚丙烯腈-钢纤维和聚丙烯-聚丙烯腈纤维掺入面板混凝土中,在质量分数为3.5％的氯盐浓度下进行冻融循环试验,并对盐冻循环后的试件开展电镜扫描.研究表明:掺纤维面板混凝土的质量损失率随盐冻循环次数增加呈现先减小再增大的趋势,...     

盐冻作用下水工混凝土强度演化模型

寒区盐湖、盐渍土地区水工混凝土结构强度劣化问题突出。基于各向同性连续损伤力学理论,建立了混凝土相对动弹性模量与相对抗压强度的定量关系,提出了硫酸盐侵蚀和冻融协同作用下水工混凝土强度演化模型,并进行模型验证,最后将模型应用于引大入秦庄浪河渡槽结构性能评估。结果表明：该模型能较好地反映受盐冻侵蚀作用下混凝土强度的变化规律;渡槽数值计算结果与运行状况相符,随盐冻侵蚀劣化时间增长,槽身最大压应力和最大位移增加,最大拉应力减小;盐冻协同作用会加快渡槽劣化速率,渡槽运行59.1 a后会发生破坏。研究结果可为寒旱地区受盐冻侵蚀水工混凝土性能评估和运行维护提供理论依据。     

早期受冻对混凝土力学性能的影响研究

秋冬季节,西北盐渍地区气温突降的情况时有发生,为探明早期受冻混凝土在冻融循环和盐离子侵蚀共同作用下的力学性能损伤规律及其机理,采用室内加速试验方法,观察了混凝土在经历4种养护龄期(1 h、3.5 h、8 h、24 h)和2种冻结温度(-5℃、-10℃)的早期受冻影响后,盐冻循环作用对混凝土试件的立方体抗压强度、相对动弹性模量、质量损失率以及损伤层厚度等指标值的影响规律,探讨了早期受冻混凝土力学性能损伤机理。结果表明：不同养护龄期的混凝土在冻融循环和盐离子侵蚀的共同作用下力学性能出现不同程度的损伤,其中,养护龄期处于初凝与终凝间的混凝土试件受早期受冻的影响最大;混凝土损伤层厚度与盐冻循环次数呈正相关关系,且损伤层厚度受冻结温度影响较小;与冻结温度相比,养护龄期对混凝土力学性能损伤的影响更大。相关研究可为相似环境下的混凝土结构优化设计与维护提供有益参考。     

冻融损伤影响下河道再生混凝土本构模型研究

应力-应变的本构关系是混凝土材料重要研究内容。为了揭示冻融循环作用下再生混凝土的力学损伤规律,结合Weibull强度理论与混凝土抗压试验结果,建立了混凝土细观损伤统计模型。试验结果表明：冻融循环损伤作用使得混凝土在单轴荷载作用下破坏程度越来越明显;随着冻融循环次数从0次增加到120次,抗压强度和弹性模量呈指数型衰减规律,且破坏应变呈增大趋势;基于Weibull强度理论构建了考虑冻融循环影响的混凝土损伤本构模型,拟合求解了模型的形状参数m和尺度参数ε₀,并将冻融循环次数T引入至该模型中,通过对应力-应变曲线的实测与模型拟合结果进行比较,验证了理论模型的合理性。     

氯盐冻融作用下粉煤灰混凝土抗渗抗冻性研究

研究了粉煤灰掺量为0%、15%、30%的混凝土28 d抗压强度、抗氯离子渗透性,以及在浓度为0%、5%、10%的NaCl溶液中的抗冻性。结果表明:混凝土28 d龄期的强度随着粉煤灰掺量的增加而降低;未经冻融的混凝土掺入粉煤灰后抗氯离子渗透能力增强,以15%掺量效果最佳;经50次冻融循环后粉煤灰对抗氯离子渗透能力的作用减弱;混凝土试件在5%的NaCl溶液中冻融后质量损失最大;相对动弹性模量随着盐浓度的增加而降低,掺加15%粉煤灰有利于提高混凝土在盐溶液中的抗冻性能。     

盐冻耦合作用下掺纤维面板混凝土耐久性研究

为了研究盐冻耦合作用下掺纤维面板混凝土的耐久性问题,采用不同纤维种类(聚丙烯、聚丙烯腈、钢纤维)及不同掺量的面板混凝土在不同氯盐浓度(2.0％、3.5％、5.0％)中进行冻融循环试验,并对冻融后的试件开展电镜扫描试验.研究表明:当盐冻侵蚀作用增强时,掺纤维面板混凝土试件的质量损失率先减小再增大,抗压强度则持续降低;氯盐...     

钢筋混凝土的抗盐冻性能衰变评定参数的研究

为了探究寒区冻融条件下钢筋混凝土抗盐冻性能的衰变情况,拟通过盐溶液冻融实验模拟寒区钢筋混凝土的盐冻状态,测试试件质量损失、动弹性模量衰减、横向基频变化,评定其抗盐冻性能的衰变情况。研究表明：盐冻环境下钢筋混凝土的抗盐冻性能衰变曲线类似于4次幂函数曲线;cl一虽然对混凝土横向基频、动弹性模量的影响不太显著,但会加速混凝土的剥蚀进程,短时间内造成严重的剥蚀,出现露筋、麻面等混凝土病害。     

后掺粗骨料工艺对高性能泵送混凝土性能影响研究

为解决建筑工程中高性能泵送混凝土的环境问题、成本问题,基于粗骨料嵌锁效应和界面水灰比强度理论,在保证高性能和泵送要求的条件下,提出了后掺骨料工艺,并对不同粗骨料后掺比例下的混凝土进行了力学性能和抗冻性能的研究。结果表明,随着粗骨料后掺比例的增大,7 d、28 d混凝土抗压强度持续增大,而28 d混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度均呈先增大后减小的趋势;在冻融循环作用下,质量损失率的上升速率呈先减小后增大的趋势,而抗压、抗拉、抗折强度、动弹性模量以及超声波速的下降速率均呈先减小后增大的趋势。据此建议本C30高性能泵送混凝土的粗骨料最佳后掺比例为20%。     

冻融循环作用下纳米掺合料对大坝混凝土性能影响试验研究

为改善高寒地区大坝混凝土长期遭受冻融循环作用导致的性能衰减问题,基于对抗冻机理的认知进行混凝土配合比定量设计,在低热水泥、粉煤灰胶凝材料体系中掺加了高活性纳米掺合料对混凝土微结构进行协调优化,配制了高抗冻混凝土.研究了冻融循环作用下纳米掺合料混凝土的抗压强度、劈拉强度、氯离子扩散系数、相对动弹性模量和质量损失率,分析了...     

胶凝砂砾石坝筑坝材料耐久性能研究及新型防护材料的研发

针对胶凝砂砾石坝体材料和新型保护层材料抗渗和抗冻性能展开了试验研究,其中抗冻测试中引入气冻和冰冻两种测试手段以表征胶凝砂砾石抵抗冻融和温度循环的能力.结果表明,未掺加外加剂的胶凝砂砾石180d龄期抗渗可达到W8,90d龄期抗冰冻不足25次冻融循环,气冻350次温度循环后相对动弹性模量仍约65%,抗气冻可到600次以上温度循环.掺加外加剂的胶凝砂砾石相应龄期的抗渗为W12,抗冰冻达75次冻融循环,气冻350次温度循环后相对动弹性模量仍有80%以上.因此建议胶凝砂砾石中采用外加剂,并以长龄期180d为设计龄期.新型保护层材料的研发试验表明,变态胶凝砂砾石、富浆胶凝砂砾石均具有良好的防渗(抗渗等级W10以上)和抗冻能力(F300次冻融循环),可作为胶凝砂砾石坝上、下游防渗抗冻保护层材料.