冻融损伤混凝土力学性能衰减规律

为研究冻融作用对混凝土力学性能的影响,采用快冻法将混凝土盐冻或水冻至不同损伤程度后,测其动弹性模量、抗折强度、抗压强度和劈裂抗拉强度.以动弹性模量为损伤变量,分析了冻融损伤与抗折、抗压强度之间的关系,采用回归分析的方法建立了抗折强度衰减方程.结果表明,混凝土抗压、抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量均随冻融循环作用次数的增加而逐步降低;抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量的衰减速率随冻融循环作用次数的增加而不断增大,但抗压强度的衰减速率则是先增大后减小;在冻融循环次数相同的情况下,含气量越高、水灰比越低,混凝土的强度损失越小,其力学性能损失的大小顺序依次为:抗折强度和劈裂抗拉强度、动弹性模量、抗压强度;冻融损伤与抗折强度的相关性较好,但与抗压强度的相关性较差,当冻融损伤小于40%时,混凝土的抗压强度一般不低于其初始强度的70%.     

冻融循环下透水再生混凝土力学性能损伤分析

为研究冻融循环作用对透水再生混凝土力学性能的影响,采用快冻法进行了不同再生粗骨料取代率下的透水再生混凝土冻融试验,并测试相应阶段的动弹性模量、抗折强度和立方体抗压强度.试验结果表明:透水再生混凝土的相对动弹性模量、相对抗折强度和相对立方体抗压强度均随冻融循环次数或再生粗骨料取代率的增大而下降,衰减速率从大到小依次为:相对抗折强度、相对立方体抗压强度和相对动弹性模量.以动弹性模量为损伤变量,通过数据拟合发现,透水再生混凝土的相对抗折强度、相对立方体抗压强度与损伤度均可用指数函数表示,且相关性较好.     

冻融循环后再生混凝土的力学性能及损伤模型研究

通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明：再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。     

冻融劣化作用下煤矸石陶粒混凝土力学性能衰变规律研究

为研究冻融劣化作用下,煤矸石陶粒混凝土力学性能的衰变规律,采用快冻法探究冻融次数和水灰比（0.35、0.45、0.55）对煤矸石陶粒混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度等力学性能衰变规律的影响。此外,以冻融劣化下抗压强度损伤值为损伤变量,建立不同水灰比的煤矸石陶粒混凝土强度衰变模型。研究表明：煤矸石陶粒混凝土的力学性能与冻融次数成反比,即随着冻融次数增大,其力学性能逐渐降低。随着水灰比的增大,煤矸石陶粒混凝土的力学性能衰减幅度呈现逐渐增大趋势。建立的强度衰变模型符合性较好,精度较高。本研究成果可以为冻融劣化作用下煤矸石陶粒混凝土性能研究提供参考。     

掺入聚丙烯纤维珊瑚混凝土的力学性能研究

主要研究了不同掺量的聚丙烯纤维对珊瑚混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度、弹性模量的影响,对比没有掺入纤维与掺入纤维后珊瑚混凝土的破坏形态异同。试验结果为:聚丙烯纤维的加入使抗压、劈裂抗拉强度以及抗折强度都得到不同程度的提高,在一定范围内,当纤维掺量为2kg/m3时,抗压与劈裂抗拉强度增长率分别提高6.3%和16.5%,抗折强度最高达到4.5MPa,并且聚丙烯对珊瑚混凝土劈裂抗拉强度增强效果比抗压强度显著。聚丙烯纤维珊瑚混凝土弹性模量值低于普通混凝土,却高于轻骨料混凝土。     

冻融循环作用后BFRC宏微观性能的灰熵法分析

通过玄武岩纤维混凝土(BFRC)的快速冻融试验和微观孔结构试验,研究了2种冻融介质(水和质量分数为3.5%NaCl溶液)条件下BFRC相对动弹性模量、冻融损伤度以及强度的变化规律,分析了孔结构参数(含气量、孔比表面积、气泡间距系数和气泡平均弦长)与BFRC抗压强度、抗折强度和冻融损伤度的关系,采用灰熵法探讨了BFRC孔结构参数对其抗压强度、抗折强度以及冻融损伤度的影响规律.结果表明:BFRC强度随其含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长的增加而减小,而冻融损伤度随上述3个孔结构参数的增加而增加;BFRC强度随其孔比表面积的增加而增加,而冻融损伤度随孔比表面积的增加而减小;对BFRC抗压强度、抗折强度影响最大的因素均为孔比表面积;影响BFRC冻融损伤度的主要因素为气泡间距系数和气泡平均弦长,这2个因素随冻融循环次数、玄武岩纤维掺量的变化而变化.     

冻融循环下再生混凝土力学性能研究

为探究冻融循环作用对再生混凝土力学性能影响,以再生粗骨料取代率为变量,对冻融循环后再生混凝土质量及弹性模量进行研究,通过劈裂试验和静力抗压试验,综合评价冻融循环后再生混凝土的力学性能。结果表明：再生混凝土质量损失率、弹性模量损失率随冻融循环次数的增加逐渐增加;经50次冻融循环后,再生混凝土的受拉强度和受压强度较未冻融时偏低,且随再生粗骨料取代率的增加而呈现先减少后增大的趋势,当再生粗骨料取代率为50%时抗拉及抗压强度最低。     

玄武岩纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土的抗盐冻性能,以纤维体积率、冻融循环次数为主要变化参数,在3.5%NaCl溶液中对玄武岩纤维混凝土进行了快速冻融试验。研究了不同纤维掺量和不同冻融循环次数下混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗折强度的变化规律;采用扫描电镜对混凝土盐冻循环前后的微观形貌进行观察,分析玄武岩纤维对混凝土抗盐冻性能的影响机理。结果表明:在盐冻循环作用下,玄武岩纤维的掺入能够有效降低混凝土的质量损失率,减缓其相对动弹性模量的降低,而且能减弱冻融损伤对混凝土抗压、抗折强度的影响;适量玄武岩纤维的掺入能抑制混凝土中裂缝的扩展,减少基体内孔隙、坑洞的数量,延迟初始裂缝和相互贯通裂缝的出现,抗盐冻能力优于普通混凝土。     

基于试验研究的新疆地区C30自密实混凝土的冻融损伤指标分析

采取快速冻融的试验方法,以冻融循环次数为变量,对比分析我国新疆地区原材料配制的C30自密实混凝土与普通混凝土经0、50、100、150次冻融循环后抗冻性能和基本力学性能的差异,主要测定的指标包括:质量损失率、相对动弹性模量损失率、含水率、立方体抗压强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度。试验结果表明:(1)质量损失率和含水率可以很好的判断混凝土的抗冻性,但相对动弹性模量损失率与冻融损伤的关系不明显。(2)冻融损伤对劈裂抗拉强度的影响较为明显,对立方体抗压强度的影响次之,而对轴心抗压强度影响相对较小。(3)自密实混凝土的抗冻性能及其基本力学性能普遍优于普通混凝土。     

冻融循环作用后变形钢筋与混凝土粘结性能退化研究

冻融循环作用后,混凝土内部发生损伤,混凝土的质量损失增加,超声波速、抗压强度和劈裂抗拉强度下降;而随着冻融循环作用次数的增加,钢筋与混凝土的粘结强度下降,钢筋自由端的峰值滑移量则增大;通过对3种直径螺纹钢筋与混凝土冻融后的粘结性能的试验研究得出:冻融循环作用后钢筋与混凝土粘结性能下降,特别是极限粘结强度随着冻融循环作用次数增加而下降,根本原因是由于冻融作用损伤混凝土造成混凝土的强度下降所致。     

氯盐环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土冻融损伤模型试验研究

研究了聚丙烯纤维掺量为0、0.8、1.0、1.2 kg/m~3的陶粒混凝土冻融后的抗冻性能及力学性能。结果表明:随着冻融循环次数增加,纤维陶粒混凝土的相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度均逐渐降低,掺加聚丙烯纤维可有效提高陶粒混凝土的抗冻性能;从相对动弹性模量、抗压强度指标分析,纤维掺量为1.0 kg/m~3时陶粒混凝土的抗冻性能较好;从劈裂抗拉强度指标分析,纤维掺量为0.8 kg/m~3时陶粒混凝土具有较好的延性;根据抗冻性能衰减规律建立了纤维陶粒混凝土的指数型冻融损伤模型,利用实验数据拟合得到了不同纤维掺量的冻融损伤方程。     

无机水泥类脱空修补材料冻融损伤试验研究

采用典型无机类压浆材料,并控制其水灰比和含气量分别为0.38、0.44、0.50和1.6%、3.0%、5.0%、7.0%。以试验数据统计分析为基础,总结冻融环境下动弹性模量、抗压、抗折、质量增长率和体积膨胀率的变化趋势。试验结果表明压浆材料的抗压强度、抗折强度、动弹性模量的劣化速率随冻融循环次数的增加呈现出先增大后减小的趋势,而质量变化率和体积膨胀率则不断增加;在冻融循环作用次数相同时,采用高含气量可有效降低抗折强度、动弹性模量的力学损伤,而有效降低抗压强度的损伤则可通过降低水灰比的方法来实现;试件体积膨胀率和质量变化率最大值均在5%以内,这表明压浆材料在冻融循环条件下,具有良好的稳定和密实性。     

冻融循环后纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

使用淤泥陶粒为粗骨料分别配制无纤维、塑钢纤维(HPPF)和聚丙烯腈纤维(PANF)陶粒混凝土,经冻融循环试验后,研究其表面破坏特征、质量、抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度与微观结构的变化。相关试验结果表明,掺入纤维能够有效抑制陶粒混凝土中裂缝的产生和发展,改善陶粒混凝土的抗冻性能。冻融损伤使陶粒混凝土表面的水泥浆层变脆剥落,但质量损失不明显;冻融循环后陶粒混凝土抗压强度下降,弹性模量变小,变形增大,劈裂抗拉强度变小。     

在冻融作用下钢纤维混凝土的性能

通过冻融循环试验,研究了钢纤维体积率、冻融循环次数、混凝土强度等级对冻融循环作用下钢纤维混凝土动弹性模量的影响,分析了钢纤维混凝土剥落和损伤机理;测试了钢纤维混凝土冻融后抗压强度、劈拉强度和抗折强度,探讨了钢纤维对混凝土的增强机理。试验结果表明,混凝土强度等级较高时,钢纤维体积率对混凝土抗冻性能的影响比较显著,抑制了钢纤维混凝土的剥落,降低了钢纤维混凝土损伤速率。     

钢纤维和聚丙烯纤维再生混凝土力学性能研究

研究了不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维对再生混凝土的轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量的影响。并给出了各个力学性能与纤维掺量的经验公式。试验结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对再生混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及弹性模量均有不同程度提高,其中对劈裂抗拉强度的提升最为显著,对轴心抗压强度的提升不明显,对弹性模量的影响较小。钢纤维掺量为2%时,劈裂抗拉强度、抗折强度分别提高44.8%、34.0%,钢纤维掺量为1.5%时,轴心抗压强度、弹性模量分别提高19.4%、10.5%。聚丙烯纤维掺量为0.8 kg/m3时,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量分别提高15.8%、40.5%、39.6%、7.7%。     

冻融环境下纤维混凝土损伤模型研究

通过对单掺钢纤维混凝土与双掺钢纤维、聚丙烯混凝土进行冻融试验,测量冻融后混凝土的质量和相对动弹模损失率,分析混凝土抗压、抗折强度的衰减规律,研究所掺纤维的种类数量对混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明,掺入的纤维对混凝土抗折强度有显著提高,而对抗压强度的影响并不明显。混杂纤维混凝土抗冻性优于钢纤维混凝土,更优于普通混凝土。回归分析所得数据,分别以相对动弹模、强度定义损伤变量,建立纤维混凝土冻融损伤模型,发现动弹性模量定义的损伤变量更能够直观反映出三组混凝土试件在冻融循环作用下的损伤程度,并且二次多项式衰减模型能很好的反映出纤维混凝土冻融作用下的损伤程度。     

隧道洞渣粗骨料混凝土抗冻性能试验研究

通过高寒地区隧道洞渣粗骨料混凝土冻融循环试验,研究在不同冻融循环次数下,隧道洞渣粗骨料取代率对混凝土抗冻性能的影响,分析试件相对动弹性模量、质量、抗压强度和劈裂抗拉强度损失率的变化规律。结果表明：混凝土的抗冻性能与洞渣粗骨料取代率呈负相关,当洞渣粗骨料取代率达到30%时,洞渣粗骨料混凝土相对动弹性模量、质量、冻融试验后的抗压强度和劈裂抗拉强度损失率与普通混凝土相差不大,其抗冻性能相对较好,冻融循环50次前试件破坏程度均较小而100次之后试件严重破坏,在冻融循环后期粉煤灰的填充效应随着洞渣粗骨料取代率的增加而增加。     

钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土（以下简称再生混凝土）的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率（质量分数）、钢纤维掺量（体积分数）和再生粗骨料取代率（质量分数）对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明：粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在18%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.     

混凝土冻融耐久性量化分析

阐述了混凝土的冻融破坏机理和冻融破坏的过程;根据混凝土冻融循环的试验结果,分析混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度随冻融次数变化的规律,并建立混凝土抗折强度的指数衰减规律方程,由此可对混凝土冻融耐久性进行量化分析;引入抗冻因子的概念进一步分析混凝土耐久性与强度的关系;同时提出了提高混凝土抗冻性能的主要措施。     

掺聚丙烯颗粒混凝土抗冻性能试验研究

表面粗糙再生聚丙烯颗粒等体积代替细骨料0、4%、6%、8%,制作不同配合比的混凝土试件,试验选择慢冻法和快冻法,研究冻融0、30、60、90、120、150次再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度和动弹性模量变化规律和损伤情况,并分析抗冻性。结果表明:增加冻融次数,不同掺量的再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量均不断降低,损伤增大。适量掺加表面粗糙再生聚丙烯颗粒,可提升强度和动弹性模量,并有效抑制质量损失、强度劣化,提升抗冻性能。综合考虑混凝土抗冻性能,建议掺入表面粗糙的再生聚丙烯颗粒的最佳体积掺量为6%。