侵蚀与荷载耦合作用下砼梁承载力与延性试验

为探明冻融循环、氯离子侵蚀和硫酸根离子侵蚀与荷载的耦合作用对钢筋混凝土构件承载力和变形的影响,通过室内模拟试验,对持续荷载下侵蚀梁、无荷载下侵蚀梁以及无荷载无侵蚀梁的正截面剩余承载力、延性、破坏机理进行研究.结果表明:荷载与侵蚀环境共同作用加剧了梁的力学性能退化,且持载水平越高,承载力下降越多,延性降低幅度越大;在400次冻融循环过后,预加荷载为70%Fu的混凝土梁的破坏形式由延性破坏转变到脆性破坏.对钢筋混凝土结构承载力和使用寿命进行预测时,应该考虑使用荷载和环境作用的共同影响.横向裂缝对混凝土梁剩余承载力存在影响,要特别关注腐蚀环境中带裂缝工作的高持载梁的耐久性.     

盐沼泽区冻融作用下桥梁桩基腐蚀损伤模拟试验

为探究高寒盐沼泽区冻融循环作用下桥梁桩基的腐蚀损伤,采用室内模拟试验,模拟在养护冻融循环条件下不同桩基混凝土配合比与不同复合盐溶液体积浓度对桩基混凝土抗侵蚀性能的影响,通过对桩基混凝土外观、质量、抗压强度、动弹性模量以及微观SEM测定的方法,分析桩基础的腐蚀损伤机理。结果表明:不同桩基混凝土配合比对桩基础的抗侵蚀性能有严重影响,当在桩基混凝土中加入粉煤灰、硅灰和膨胀剂（配比Ⅲ）时,其相对动弹性模量减小不到10%,抗侵蚀系数稳定大于0.9,质量损失小于5%,桩基混凝土表面只有轻微脱落现象,能够提升桩基础抗侵蚀性能;在不同体积浓度的复合盐溶液中浸泡,桩基混凝土在冻融循环的条件下表现出不同程度的腐蚀情况,体积浓度越大,复合盐离子相互抑制作用越明显,桩基混凝土腐蚀情况减弱,当体积浓度达到15.4%时,质量损失出现负增长。由微观SEM测试结果,钙矾石、硅灰石膏、Friedel盐是导致桩基混凝土腐蚀损伤的主要产物;建议选用桩基础的设计年限折减系数为0.6,可防止冻融循环对基准体积浓度溶液腐蚀下的桩基础设计年限的不利影响。     

氯盐盐冻环境下CFRP-混凝土柱抗压性能试验研究

通过混凝土棱柱体抗压试验,研究了除冰盐侵蚀与冻融循环双重作用下,碳纤维布加固混凝土柱的抗压性能.对100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱体进行CFRP外包加固,分别对常温养护,水中冻融循环,氯盐溶液中冻融循环三组CFRP约束混凝土短柱,以及一组未经加固的混凝土短柱经过50次冻融循环后的抗压性能进行试验.研究表明,CFRP加固混凝土柱主要的破坏形式为混凝土鼓胀破坏与混凝土柱棱角处CFRP断裂破坏.随着冻融循环次数的增加,各组试件抗压承载力均有降低,但CFRP加固组的试件抗压能力下降有限,经CFRP加固的混凝土棱柱体在盐冻环境下仍能保持良好的力学性能.     

混凝土受硫酸盐侵蚀的环境因素研究现状

硫酸盐侵蚀是水泥混凝土结构病害劣化的主要原因之一.海水、盐湖、地下水等环境中大多含有硫酸盐,混凝土组分本身也有可能带有硫酸盐,而它们在各种条件下对混凝土产生腐蚀作用,使其发生破坏.文章分析了阳离子、阴离子、硫酸盐浓度、温度、PH值、干湿循环及冻融循环、荷载作用等因素对混凝土受硫酸盐侵蚀的影响,综述了目前的研究现状,指出了当前研究成果中的成就与不足.     

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.     

硫酸盐侵蚀环境因素对混凝土性能退化的影响

考虑硫酸盐侵蚀的阳离子类型、侵蚀溶液浓度、侵蚀溶液的PH值等环境因素影响，研究了环境因素对受硫酸盐腐蚀的混凝土性能退化的影响，对在不同侵蚀环境下受腐蚀混凝土试件的抗压强度、抗折强度进行了测试，实验结果表明，在腐蚀后期硫酸钠溶液中混凝土强度降低幅度比在硫酸镁溶液中混凝土强度降低幅度大；随腐蚀溶液浓度的增大和pH值的降低，混凝土强度衰减率增大，对各种环境条件下不同腐蚀阶段的混凝土进行了超声声速测试，测试结果表明：随混凝土强度的降低，超声波在混凝土中的传播速度降低，两的变化规律具有一致性，超声声速的变化可以反映不同腐蚀程度混凝土强度的变化情况。     

硫酸盐环境下水泥基材料多场耦合作用损伤分析

研究水泥基材料在硫酸盐-干湿循环-冻融循环-轴压荷载4劣化因素作用下的劣化过程,并采用环境扫描电镜(SEM)分析混凝土微观结构演变机理。结果表明,与单一硫酸盐侵蚀相比,其余因素均加剧了混凝土的损伤程度;强度越高的混凝土表现出较好的抗侵蚀性能,硫酸盐质量浓度越高,混凝土劣化速度越快,相比物理、化学侵蚀,冻融、荷载作用占据主要侵蚀因素;利用SEM对混凝土内部结构进行观测,发现在干湿交替-硫酸盐环境下,混凝土内部生成的硫酸钠晶体不断填充孔隙,当晶体压力达到混凝土抗拉强度时,混凝土产生裂缝至破坏。     

硫酸盐和氯盐侵蚀的混凝土梁抗弯性能

为了研究混凝土结构在双重侵蚀环境中的退化规律,采用内掺5%NaCl浸泡于15%Na2SO4溶液中,湿2d、干3d的干湿循环加速腐蚀方法,研究了不同腐蚀损伤度和锈蚀率时试验梁的破坏形态、开裂情况、抗弯承载力的退化机理,并对不同腐蚀程度下试验梁的荷载-挠度曲线、挠度变形、腐蚀损伤度和锈蚀率对开裂荷载、极限荷载和延性的影响进行了分析.结果表明：早期侵蚀产物的生成密实了混凝土内部结构,随着腐蚀的加深,混凝土和钢筋的力学性能均下降,因此造成试验梁的开裂荷载、极限荷载、延性和截面刚度都经历了先增后降的过程,但是相对于开裂荷载,极限荷载的下降要晚些.根据试验结果建立了与腐蚀损伤度和锈蚀率相关的开裂荷载、极限荷载和延性比退化规律的计算模型.     

寒区盐碱地环境下混凝土防腐涂层试验研究

在氯离子侵蚀和冻融循环耦合作用下,研究了3种不同混凝土:裸混凝土、涂有防腐涂层混凝土、涂有防腐剂和防水剂的双涂层混凝土,检测其氯离子扩散系数、混凝土外观状况及质量损失百分比等参数.实验结果表明:冻融循环促进了氯离子的扩散,加剧了混凝土的劣化;涂有防腐剂和防水剂的双涂层混凝土各项性能均优于其它2种混凝土;涂有防腐剂和防水剂的双涂层混凝土能为北方寒冷地区盐碱地环境下混凝土防腐蚀提供理论依据和试验参考.     

干湿-冻融交替作用下硅灰混凝土耐久性分析

为探究硅灰混凝土在冻融条件下硫酸盐腐蚀抗压强度损失规律，在水胶比(W/C=0.37)相同的条件下，对硅灰掺量为0%、5%、10%、15%的混凝土分别进行5%硫酸盐干湿侵蚀、清水冻融循环及5%硫酸盐干湿侵蚀+冻融循环各75 d,研究不同试验条件、不同天数下的抗压强度变化。结果表明：3种试验中，强度损伤度由大到小为干湿+冻融>冻融>干湿，干湿+冻融双重作用对混凝土强度的劣化有促进作用；且随着天数的增加混凝土抗压强度损失速率加快，在0%和5%硅灰掺量60 d、干湿+冻融双重作用下混凝土强度损失出现超叠加效应，硅灰掺量的提高使混凝土强度的损失速率变慢。     

不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀试验

为研究不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀劣化规律,开展弯拉应力构件的氯离子浸泡侵蚀试验和无应力构件的盐雾侵蚀试验.基于氯离子质量分数、构件弯拉强度及弯拉应变等测试结果,研究了侵蚀时间、环境温度、应力水平、环境氯离子质量分数及侵蚀方式等因素对氯离子扩散特征和构件抗弯性能的影响.试验结果表明:浸泡环境中混凝土内部氯离子质量分数较盐雾环境高;试件内部氯离子质量分数随腐蚀时间、环境温度、环境氯离子质量分数及应力水平的增大而增大;氯离子扩散系数随应力水平和环境温度的提高而增大;在较低应力水平、较低环境温度和较短的侵蚀时间内,混凝土构件极限弯拉强度有小幅度上升趋势,然后随侵蚀时间的增长而衰减;混凝土构件的极限弯拉应变随各影响因素的增大而降低.研究结果可为钢筋混凝土构件在氯盐侵蚀环境下的耐久性评估及设计提供依据,具有一定工程实际意义.     

Macroscopic and microscopic fracture features of concrete used in coal mine under chlorine salt erosion

The microscopic morphology and pore structure characteristics of concrete with composite admixtures(fly ash and mineral powder) after chlorine salt erosion were analyzed via scanning electron microscopy(SEM) and mercury injection porosimetry(MIP), providing the basis for the design and maintenance of concrete shafts in coal mines. The above-mentioned characteristics were compared with the macroscopic characteristic of concrete fractures under uniaxial compression. The results show that the macroscopic fracture characteristics of concrete under uniaxial compression change from longitudinal split fracture and oblique section shear fracture to conjugate cant fracture, and the degree of breakage increases.Interface cracks, cement paste cracks, spherical surface cracks, and aggregate cracks appear in concrete under uniaxial compression. In the early stages of corrosion, the original cracks which are obvious are repaired. When the corrosion becomes more serious, cement paste cracks appear, and the number of harmful holes increases while the number of harmless holes decreases. This study also reveals the relationship between the macroscopic properties and microscopic structure of concrete under chloride salt erosion. Finally, the paper preliminarily discussed the relationship between the macroscopic properties and mesoscopic characteristics of concrete under chlorine salt erosion.     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。     

混凝土断裂力学及其研究现状

混凝土断裂力学是20世纪60年代基于金属断裂力学的基本理论基础而发展起来的固体力学分支．它主要研究含裂缝体的混凝土材料和混凝土结构的破坏过程以及裂缝传播规律，建立断裂准则，探讨如何控制和防止混凝土结构断裂破坏的措施．综述了断裂力学及混凝土断裂力学的产生和发展，对国内外研究混凝土断裂力学的现状进行了介绍和讨论。     

钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机理的研究

本文研究了以棕刚玉及玻璃砂为磨粒的钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机制。结果表明在硬磨粒冲击下,钢的冲蚀磨损受断裂韧性影响较大。而当磨粒硬度接近或低于钢的硬度时,冲蚀磨损由钢的硬度所决定。在硬磨粒冲击下,除了常见的薄片、切削、犁沟等塑性变形机制外,韧性较低的钢会出现开裂机制而造成块状磨屑脱落。软磨粒要依靠多次冲击才能使材料以小片磨屑脱落,而且最大冲蚀率发生在90°冲击角。玻璃砂冲击时,在30°、90°会出现两个冲蚀磨损峰,这是由于玻璃砂在大角度冲击时溅射而产生二次磨损的结果。     

准宏观不均质性对混凝土断裂机理的影响实验研究

本文以实验为手段,讨论了混凝土准宏观局部断裂特性,这里的准宏观包括缝尖、界面、缺陷以及数个骨料构成的区域.通过分析,认识和明确了准宏观不均质性对混凝土断裂机理的影响,正是由于这种局部不均质性,才使得混凝土存在微裂缝带和裂缝型式的变化,界面、缺陷和骨料间(不同于均质材料)的显著影响,使得断裂力学在混凝土中的应用受到限制.因此,应加强混凝土断裂机理和断裂力学这两个学科的联系,在对混凝土进行断裂力学分析以及材料改性等方面应更加注重其不同量级上的不均质性和整体上的随机性,特别是缝尖准宏观区域的不均质性.     

海洋大气区氯离子在混凝土中的沉积与传输行为研究综述

海洋大气区氯离子对钢筋混凝土的侵蚀行为可分为两个阶段,首先,氯离子在风力作用下附着在混凝土表面,其次,从混凝土表面向混凝土内部侵蚀。基于海洋大气区氯离子对混凝土侵蚀的全过程,对已有研究进行归纳总结,阐述了各影响因素对沉积过程的影响规律。其中,海水含盐量、风速、暴露时间与混凝土氯离子沉积量呈正相关关系,距海岸距离与混凝土氯离子沉积量呈负相关关系;论述了各影响因素对传输过程的影响规律,水灰比越大、暴露时间越长、温度越高、内外湿度梯度越大、碳化越严重越容易形成对流区。目前,针对海洋大气区氯离子在混凝土中沉积和传输行为开展研究多基于单因素,多因素耦合作用下的沉积和传输行为尚需进一步研究。     

Damage Evolution of Concrete under the Actions of Stray Current and Sulphate

Based on the mechanism of stray current generation in underground structures,the concrete durability test device for stray current and sulphate in typical soil environment was designed to study the damage of concrete under the action of stray current and sulphate.The deterioration law of concrete under the action of stray current and sulphate was studied by microscopic techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).The microstructure of corroded concrete was observed to determine the phase composition of erosion products.The damage performances such as quality,strength,and dynamic elastic mode of corroded concrete were performed.The experimental results show that,under the action of stray current,the products of sulfate-eroded concrete are mainly gypsum,ettringite,and thaumasite;the stray current accelerates the hydration process of cement and the erosion of concrete by sulfate;when the concrete pores are filled with the erosion product,there is an increase of approximately 10% in the concrete compressive strength and dynamic elastic modulus;and the concrete compressive strength is more sensitive to the stray current electrification period than the current intensity.     

混凝土聚合物水泥防护层冲蚀损伤及评估模型

为探究输调水工程混凝土表面聚合物水泥防护层在经受高速水流作用下冲蚀损伤机制，利用改进的高压水枪冲蚀试验设备研究防护层的冲蚀特性。通过三维扫描提取冲蚀区域的最大长度、最大宽度、最大深度以及体积4种特征参数，分析不同喷射压力、喷射长度、喷射角度和喷射时间下防护层的冲蚀损伤形态、损伤参数演变规律及损伤机制。以防护层冲蚀最大深度为目标值，建立基于Logistic回归函数的防护层蚀变深度预测模型。结果表明：相同工况下，防护层的4种冲蚀损伤特征参数都随喷射压力和冲蚀时间的增加而增加。喷射长度的增加(从喷射长度为0.5 cm增加到6.6 cm)使防护层的冲蚀形态由“沙漏”向“条形”转变，该过程中水力劈裂对防护层与混凝土界面处的破坏效果降低。构建的防护层蚀变深度预测模型具有很好的准确性，可以通过增大喷射长度和喷射角度显著降低防护层的冲蚀损伤程度，这为实际混凝土工程表面防护设计提供了参考依据。     

Improved parameter selection method for mesoscopic numerical simulation test of direct tensile failure of rock and concrete

In order to numerically simulate the failure process of rock and concrete under uniaxial tension, an improved method of selecting the mechanical properties of materials was presented for the random mechanic parameter model based on the mesoscopic damage mechanics. The product of strength and elastic modulus of mesoscale representative volume element was considered to be one of the mechanical property parameters of materials and assumed to conform to specified probability distributions to reflect the heterogeneity of mechanical property in materials. With the improved property parameter selection method, a numerical program was developed and the simulation of the failure process of the rock and concrete specimens under static tensile loading condition was carried out. The failure process and complete stress-strain curves of a class of rock and concrete in stable fracture propagation manner under uniaxial tension were obtained. The simulated macroscopic mechanical behavior was compared with the available laboratory experimental observation, and a reasonable agreement was obtained. Verification shows that the improved parameter selection method is suitable for mesoscopic numerical simulation in the failure process of rock and concrete.