冻融-氯盐耦合作用下活性粉末混凝土耐久性试验研究

通过试验研究了活性粉末混凝土(RPC)在冻融循环和氯盐侵蚀耦合作用下的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和氯离子含量。结果表明,冻融循环和氯盐侵蚀耦合作用下,随着耦合次数的增大,RPC质量损失率迅速增加,相对动弹性模量、抗压强度迅速下降;随着扩散深度的增大,RPC氯离子含量逐渐下降;随着冻融循环次数的增加,RPC试件在不同深度处的氯离子含量逐渐增大。钢纤维的掺入有利于提高RPC抵抗耦合作用的能力,随着钢纤维掺量的增加,耦合作用后RPC质量损失率逐渐减小,相对动弹性模量降幅和抗压强度降幅均有所下降,抗氯离子渗透的性能增强。     

混凝土干湿循环时间与抗腐蚀效果关系的探讨

通过混凝土抗硫酸盐侵蚀试验法研究了C50混凝土试件质量、相对动弹性模量损失率及试件抗压强度耐蚀系数与干湿循环时间的关系。研究结果表明干湿循环次数小于30次混凝土试件相对动弹性模量、抗压强度耐蚀系数损失率及质量变化率均较小,在30~120次之间,其变化率最大,120次干湿循环后相对动弹性模量、试件抗压强度耐蚀系数损失率及质量变化率又变得较小。     

盐冻融-荷载耦合作用下高性能混凝土试验及损伤模型研究

通过对掺加粉煤灰、硅粉及矿渣的高性能混凝土在盐冻融-荷载耦合作用下的试验研究,提出了考虑多因素作用下混凝土疲劳损伤度模型。试验结果表明:荷载显著的影响盐冻融循环次数和破坏形态;不同应力状态下混凝土试件的质量变化率无明显差别。质量损失率是反映盐冻融-荷载耦合循环次数的主要参数,而相对动弹性模量是反映荷载影响的主要参数。提出的盐冻融-荷载耦合作用下的混凝土损伤度模型,可以反映出混凝土所受应力、相对动弹性模量、混凝土抗拉强度及循环次数对损伤度的影响。当耦合影响因子β接近零时,混凝土趋近疲劳寿命;所预测的损伤特性与实际损伤情况符合较好。     

再生保温混凝土与普通混凝土抗冻性能对比研究

对再生保温混凝土(以下简称为RATIC)与普通混凝土(以下简称为NC)的抗冻性能进行了对比研究。通过对两种混凝土冻融循环作用下的动弹性模量、质量损失率、表观破坏情况以及抗压强度衰减程度的检测记录,对比分析两种混凝土抗冻性能的优劣程度。研究结果表明当冻融循环次数为150次时,NC相对动弹性模量下降为初始值的54.8%,质量损失率达到5.36%,抗压强度降低幅度为45.2%,试件出现严重水泥浆体剥落,边角断裂等现象。当冻融循环次数达到225次时,RATIC相对动弹性模量下降为初始值的60.75%,质量损失率达到4.87%,200次冻融循环下RATIC抗压强度降低幅度为44.2%。     

冻融与硫酸盐复合侵蚀下粉煤灰混凝土的耐久性研究

通过分析混凝土表观变化形态、抗压强度和相对动弹性模量随冻融循环次数变化的规律,讨论了不同粉煤灰掺量混凝土(0、10%、20%)与5%Na_2SO_4溶液耦合作用下的损伤劣化机理。借助SEM和XRD技术研究了混凝土微观结构和侵蚀产物发展演化规律,并综合热分析技术定量分析了不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻融与硫酸盐复合侵蚀能力的影响。结果表明:在冻融试验终止时,10%、20%粉煤灰掺量混凝土强度损失率分别为60.36%、83.67%,10%粉煤灰掺量相对于20%粉煤灰掺量混凝土具有良好的抗冻性。在冻融循环100次前,混凝土试样相对动弹模量一直处于递增状态。在硫酸盐侵蚀条件下,混凝土中钙矾石含量要多于石膏。在冻融循环50次时,不同粉煤灰掺量混凝土试样中侵蚀产物含量大小排序为:20%粉煤灰未掺粉煤灰10%粉煤灰。     

冰冻-氯盐循环下铁尾矿砂混凝土耐久性

为研究冬季使用除冰盐地区与冻融交替循环耦合作用下铁尾矿砂混凝土的耐久性能,配制质量分数为1%、3%、5%、7%、9%的Na Cl溶液,进行加速冻融循环试验,量测混凝土内部氯离子浓度分布以及不同盐冻循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度。结果表明:冻融循环加剧混凝土内部氯离子的扩散,氯离子集中区域由2.5～7.5 mm扩大到了2.5～17.5 mm,其质量损失率与盐冻循环次数成正比,相对弹性模量与盐冻循环次数成反比,抗压强度与盐冻循环次数成反比,其变化程度大小均表现为3%NaCl溶液5%NaCl溶液7%NaCl溶液1%NaCl溶液9%NaCl溶液。     

粉煤灰对高强混凝土抗盐冻性能的影响研究

研究了高强混凝土在浓度为4%NaCl溶液中冻融循环后的性能退化,分析了粉煤灰掺量对高强混凝土盐冻环境下耐久性的影响规律。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,混凝土表面损伤越来越明显。随着冻融循环次数的上升,试样的质量损失率逐渐上升,且上升趋势越来越明显。在相同冻融循环次数下,随着粉煤灰掺量的增加,试样的质量损失率逐渐上升。粉煤灰掺量越高,混凝土的相对动弹性模量下降越明显。随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的初始抗压强度逐渐下降。在同一循环次数下,粉煤灰掺量越高,混凝土的抗压强度下降越明显。根据试验结果提出了粉煤灰混凝土在盐冻环境下的质量损失模型,与试验结果吻合良好。     

单掺及双掺高强混凝土抗冻融性能试验研究

通过对无掺料、添加粉煤灰、矿粉及复合矿物掺合料(粉煤灰+矿粉)的高强(C60)混凝土进行淡水快速冻融循环试验,研究掺料对混凝土抗冻融性能的影响,结果表明:复掺混凝土质量出现负损失,相对动弹性模量降低最慢,表面剥蚀程度最轻,抗冻融性能最好;掺入50%矿粉后,混凝土的质量损失率、相对动弹性模量降低量及表面剥蚀情况和无掺料混凝土差别不大,抗冻融性能次之;50%粉煤灰混凝土的质量损失率最大、相对动弹性模量降低最快,表面剥蚀最为严重,抗冻融性能最差。     

冻融循环作用后钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究冻融循环作用后的钢筋混凝土梁受弯性能,对经历0、50、100、125次冻融循环的混凝土立方体试块进行抗压强度试验;设计并制作了48根钢筋混凝土梁试件,分别经历0、50、100、125次冻融循环后进行静力受弯性能试验;分析混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度等参数与冻融循环次数的关系。研究冻融循环次数、混凝土强度等级对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：混凝土试块质量、相对动弹性模量和立方体抗压强度均随冻融循环次数的增加而下降,高强度等级混凝土可延缓冻融循环造成的破坏;部分设计适筋混凝土梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏。推导了受弯梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏的界限配筋率计算式,并通过试验验证了其正确性;冻融循环作用后钢筋混凝土梁的开裂弯矩、受弯承载力仍可采用现行混凝土结构设计规范相关理论计算。     

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。     

干湿-冻融交替作用下混凝土受硫酸盐侵蚀研究

冻融循环、干湿循环及硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性能的重要因素。分别采用单一干湿循环、单一冻融循环、干湿-冻融交替循环3种方法,研究混凝土在水和不同浓度硫酸盐溶液(1%、5%、10%)中的耐久性能指标,包括质量损失率和相对动弹性模量。研究发现,干湿循环和冻融循环作用效应并非简单叠加,而是超叠加效应,两者相互促进,共同作用,干湿-冻融交替作用下混凝土劣化最快。硫酸盐浓度对混凝土耐久性能影响显著,硫酸盐浓度越大,干湿-冻融后混凝土相对动弹性模量越低,混凝土损伤越严重。     

海水侵蚀环境与冻融交替作用下引气混凝土性能劣化试验

以质量分数为3％氯化钠+0.34％硫酸镁配制的海水作为侵蚀液体,对引气混凝土试件进行海水浸泡与冻融循环交替作用试验,并分别测定经历102次、201次和300次冻融循环后试件的质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等数据.结果表明:随着冻融循环次数增多,质量损失率和相对动弹性模量无明显变化,而抗压强度大幅降低.当冻融循环为300次时,质量损失率达0.28％,相对动弹性模量为100.21％,抗压强度下降了11.16％.     

硫酸盐侵蚀作用下混凝土动弹性模量的退化

试验研究了混凝土在硫酸盐侵蚀与不同环境因素(干湿交替、冻融循环)耦合作用下混凝土动弹性模量的退化规律,进一步解释了硫酸盐侵蚀-干湿循环和硫酸盐侵蚀-冻融循环2种工况下混凝土的破坏机理。结果表明,混凝土在双因素作用下的损伤程度远远大于单一因素作用,且硫酸盐-干湿循环作用对混凝土动弹性模量的影响是硫酸盐-冻融循环作用的1.4倍。另外,低水胶比以及加入适量引气剂能在一定程度上提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。     

掺合料及引气剂对混凝土抗盐冻剥蚀性能的影响

针对盐类及冻融循环耦合作用环境,选择混凝土单面盐冻试验方式,研究矿物掺合料及引气剂对混凝土抗冻剥蚀性能的改善作用。结果表明:与基准混凝土相比,在混凝土中掺加活性矿物掺合料和引气剂能够减小混凝土的剥蚀量和相对动弹性模量损失率,提高混凝土的抗盐冻剥蚀性能;掺加磨细矿渣的混凝土抗盐冻剥蚀性能优于粉煤灰混凝土,与其他配合比混凝土相比,复掺粉煤灰、硅灰和引气剂的混凝土,抗盐冻剥蚀性能最好。因此,在盐类存在的冻融环境应提倡矿物掺合料复掺技术。单面盐冻后,混凝土的表面剥蚀量都较大,但混凝土的相对动弹性模量损失率相对较小,因此在单面盐冻过程中混凝土的破坏形式以表面剥蚀为主。     

冻融循环作用后钢筋混凝土梁受剪性能研究

为研究冻融循环作用对钢筋混凝土梁受剪性能的影响,对分别经历0,75,100,125,150次冻融循环作用的立方体试块进行了抗压强度试验,并对设计制作的45根钢筋混凝土梁分别经历0,75,100,125次冻融循环后的静力受剪性能进行试验。分析了混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度、相对抗拉强度与冻融循环次数的关系。研究不同冻融循环次数、不同箍筋间距对混凝土梁受剪性能的影响。研究结果表明:混凝土试块质量、相对动弹性模量、相对抗压强度和相对抗拉强度均随着冻融循环次数的增加而下降;梁的开裂荷载、极限荷载都随着冻融循环次数的增加而降低;GB 50010—2012《混凝土结构设计规范》关于梁受剪承载力的计算理论适用于冻融循环作用后的钢筋混凝土梁。     

不同强度等级混凝土对抗冻性能的影响

为评估北方公路用混凝土长期处于低温冻融环境中的安全性和耐久性。对不同强度等级（C30、C40、C50、C60）的混凝土试件开展快速冻融试验,通过测量冻融循环后的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度损失率,分析了不同强度等级混凝土试件抗冻性能。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,不同强度等级试件破坏程度均呈现逐渐加大趋势;试件强度等级越低,冻融循环后的内部结构越疏松,微裂缝数量越多,孔隙结构越差;随着强度等级的增加,试件孔隙率、质量损失率和抗压强度损失率均呈现降低特征,相对动弹性模量增加。     

钢纤维活性粉末混凝土抗冻性能试验研究

通过试验以钢纤维0%,0.5%,1%,2%,3%五种不同掺量掺入活性粉末混凝土中,研究了钢纤维对混凝土抗冻性能的影响规律,试验冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后相对动弹性模量变化、质量损失和劈裂强度损失的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。结果表明,活性粉末混凝土在冻融循环作用下,掺入钢纤维可以改善活性粉末混凝土的抗冻性能。钢纤维以2%的掺量与粉煤灰、硅灰复合掺入混凝土中,可以配制高抗冻性能的活性粉末混凝土。     

超细矿物掺合料混凝土抗盐冻性能的试验研究北大核心

试验研究了盐冻条件下超细矿物掺合料以及水灰比对混凝土的质量损失率、相对动弹性模量以及其表面剥蚀的影响。试验结果表明:水灰比对混凝土质量损失率有很重要的影响,水灰比小于0.4时混凝土的质量损失率有明显下降;单独掺加超细粉煤灰时混凝土的质量损失率以及动弹性模量损失率并未减小,但当复掺超细粉煤灰和矿粉时,混凝土质量损失率以及动弹性模量损失率有显著的下降;混凝土试件随着盐冻次数的增加,其表面剥蚀越来越严重。     

超细矿物掺合料混凝土抗盐冻性能的试验研究

试验研究了盐冻条件下超细矿物掺合料以及水灰比对混凝土的质量损失率、相对动弹性模量以及其表面剥蚀的影响。试验结果表明:水灰比对混凝土质量损失率有很重要的影响,水灰比小于0.4时混凝土的质量损失率有明显下降;单独掺加超细粉煤灰时混凝土的质量损失率以及动弹性模量损失率并未减小,但当复掺超细粉煤灰和矿粉时,混凝土质量损失率以及动弹性模量损失率有显著的下降;混凝土试件随着盐冻次数的增加,其表面剥蚀越来越严重。     

疲劳-冻融多次交互作用下混凝土损伤特性试验研究

通过对混凝土棱柱体试件进行疲劳荷载和冻融循环交互试验,分析疲劳荷载及冻融循环次数对试验后试件外观形貌、质量、相对动弹性模量和抗压强度的损伤劣化影响。试验结果表明:随着交互试验次数的增多,混凝土试件表面的坑洼面变多、孔洞变大,粗细骨料分离,质量出现先增加后减小的变化趋势,相对动弹性模量及试件的抗压强度下降速率明显加快。3个试验周期后,交互作用的试件与仅冻融循环的试件相比,试件的质量损失率增加0.36%,相对动弹性模量下降30.6%。混凝土的抗压强度降低18.1%。