受损混凝土抗硫酸盐腐蚀性能

采用干湿循环的实验方法研究了C30基准混凝土及损伤度为0-0．1、0．1-0．2、0．2-0．3的受损混凝土试件抗硫酸盐腐蚀性能。以质量变化率和相对动弹模量作为评价指标,分析了损伤度对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响。结果表明：受损混凝土抗硫酸盐腐蚀性能变差,与基准混凝土相比,损伤度为0-0．1的混凝土试件抗硫酸盐腐蚀性能...     

混凝土硫酸盐腐蚀加速试验制度的评价

采用同一强度等级、同一尺寸的混凝土试件进行不同干湿循环制度的加速硫酸盐腐蚀试验,寻求适合于试验室进行的快速硫酸盐腐蚀干湿循环制度。结果表明:混凝土在制度2下,ω1能反映混凝土性能劣化或失效的过程,ω2也能反映混凝土性能劣化的状态,ω1和ω2对混凝土性能劣化状态的评定结果一致性较好;在实验室进行混凝土耐久性检测时,采用制度2能够有效缩短试验时间,较早得到试验结果,推荐在实验室进行混凝土耐硫酸盐腐蚀性预测实验时使用制度2的干湿循环。     

掺纤维橡胶混凝土抗冻性能研究

通过测定10组100 mm×100 mm ×400 mm混凝土试件能够经受的快速冻融循环次数,研究了橡胶粒和玄武岩纤维掺量变化对纤维橡胶混凝土抗冻性的影响规律,分析了纤维橡胶混凝土冻融破坏的损伤机理.研究结果表明:橡胶和纤维掺入混凝土能有效降低混凝土受冻融循环而发生的损伤劣化程度,明显提高混凝土的抗冻融循环性能.而且随着橡胶粒、纤维掺量的增加,混凝土相对动弹模量下降趋势越平缓,在本试验橡胶粒、纤维掺量范围内,橡胶粒掺量为60 kg/m3,纤维掺量为2.5 kg/m3时,混凝土抗冻融循环性能最佳,较基准混凝土提高150次.     

矿物掺合料对海洋混凝土结构硫酸盐侵蚀影响的试验研究

对不同配合比混凝土试件在海洋水下区进行现场暴露试验,通过实验室内对混凝土中硫酸根离子含量测定,研究腐蚀龄期、水胶比及矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响,探究硫酸盐在混凝土内部侵蚀机理。试验结果表明:侵蚀到混凝土试件内部的自由硫酸根离子含量与总硫酸根离子含量,随着侵蚀龄期和水胶比的不同而变化,同时向混凝土中掺入一定比例的粉煤灰、矿粉等矿物掺合料可以改善混凝土试件内部孔隙结构,有效提高其抗硫酸盐侵蚀能力,从而延长混凝土结构耐久性能。     

碳化环境下混凝土的耐久性能研究

本文采用了快冻法、自然浸泡法以及干湿循环方法来研究了碳化行为对混凝土材料的抗冻性、抗氯离子扩散性以及抗硫酸盐侵蚀性的影响作用.试验结果表明碳化后的混凝土试件抗冻性有所提高,但是抗氯离子扩散性变差.同时发现,碳化混凝土试件在经历硫酸盐干湿循环后抗折强度损失大于未碳化试件,降低混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能.     

硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆损伤试验研究

在硫酸盐侵蚀环境下,混凝土内部硫酸盐腐蚀产物的生成是造成混凝土体积膨胀破坏和耐久性劣化的主要原因。通过测定不同硫酸盐侵蚀龄期(30 d,60 d,90 d,120 d,150 d,180 d),不同水灰比(0.4,0.5,0.6)下普通硅酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥砂浆的抗折强度,研究硫酸盐侵蚀对砂浆抗折强度的影响。试验结果表明,通过5%硫酸钠溶液长期浸泡试验,水泥砂浆试件抗折强度随着侵蚀龄期的增加呈先增大后下降的变化趋势;对于普通硅酸盐水泥试件来说,水灰比越大,抗折强度开始出现下降的龄期越早;高抗硫酸盐水泥砂浆试件出现强度下降的龄期较普通硅酸盐水泥砂浆晚,且0.4水灰比高抗硫酸盐水泥砂浆试件至侵蚀后期,其抗折强度均未出现明显下降,说明高抗硫酸盐水泥较普通硅酸盐水泥具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能。     

高抗硫硅酸盐水泥的长期抗侵蚀能力初探

对高抗硫硅酸盐水泥配制的不同水灰比的胶砂试件进行硫酸盐长期侵蚀试验,研究了长期浸泡下胶砂试件抗硫酸盐侵蚀能力。结果表明:短期(28d)的浸泡不能真实反映出高抗硫水泥抗硫酸盐侵蚀能力,在不同浓度的溶液中浸泡28d时,硫酸盐侵蚀不但对试件没有影响,反而有助于提高试件的强度;高抗硫水泥长期抵抗硫酸盐侵蚀能力具有一定的局限性,且受侵蚀溶液浓度的影响,若环境水中硫酸根离子浓度≥4 000mg/L时,直接采用高抗硫水泥混凝土就有遭受侵蚀破坏的危险;水灰比对高抗硫水泥抗侵蚀能力有一定影响,在硫酸根离子浓度≤10 000mg/L的侵蚀溶液中,降低混凝土的水灰比(≤0.35),可增强试件的抗侵蚀能力。     

掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能研究

对掺Ⅱ级粉煤灰的混凝土,改变其水胶比和粉煤灰掺量,进行抗硫酸盐侵蚀试验,结果表明：水灰比为0．40的普通混凝土,无法抵抗硫酸根离子浓度2500-20250mg／L硫酸盐溶液侵蚀,其水泥石孔隙中侵蚀产物以石膏为主,侵蚀现象主要发生在试件的表层,具体形态表现为试件表层逐渐疏松、剥落。水胶比为0．40以下、粉煤灰掺量30％及其以上的混凝土能够抵抗硫酸根离子浓度为20250mg／L的硫酸盐侵蚀。     

混凝土冲击破坏的分形研究

利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验装置,对混凝土进行不同应变率等级的冲击压缩试验,研究了冲击破坏后混凝土试件碎块的尺度分布规律及其分形特征.结果表明:随着应变率的提高,试件破碎程度逐渐增大,碎块平均尺寸不断减小,碎块质量分布由粗粒端向细粒端移动;冲击破坏后混凝土试件的碎块尺度分布具有明显的分形特征,其冲击破坏分维值随应变率的增大近似呈幂函数式增长,且冲击破坏分维越大,试件碎块平均尺寸越小,试件破碎越严重;混凝土冲击破坏分维的变化与其动态力学性能指标间具有密切联系,随着冲击破坏分维的增大,动态压缩强度、动态峰值应变及动态压缩韧性均不断增大.     

内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究

在内嵌筋材加固混凝土试件中,良好的粘结质量是保证加固效果的关键。通过对13根内嵌碳纤维复合材料(CFRP)筋的拔出试验,研究了内嵌加固的粘结剪应力、破坏模式、试验现象,分析了混凝土强度、开槽尺寸对粘结性能的影响。结果表明,粘结试件达到破坏荷载时,剪应力的最大值出现在距加载端100~200mm的范围内;当发生结构胶与混凝土界面破坏时,随着混凝土强度的增加,粘结强度增大;开槽尺寸对破坏模式的影响较大。研究结果为实际工程应用提供依据,具有一定的参考价值。     

三点弯曲下钢纤维高强混凝土的断裂性能

通过50个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的影响.结果表明:随着钢纤维体积率的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比基本呈线性增加,临界裂缝尖端和临界裂缝嘴张开位移分别呈指数型增加.有效裂缝长度趋于稳定值,基本不受钢纤维体积率变化的影响.在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的计算公式.     

低温冻融循环对陶粒混凝土动态力学性能的影响

为了研究冻融循环温度和循环周次对陶粒混凝土动态力学性能的影响,开展了冻融循环试验和Hopkinson束杆动态压缩试验。冻融循环温度上限取+10 ℃,下限取为-20~-60 ℃,间隔-10 ℃,试样尺寸150 mm×150 mm×100 mm,对冻融循环后的试样进行动态压缩试验。结果表明,增加冻融循环周次和降低冻融循环温度,均加深了陶粒混凝土的损伤,使其动态抗压强度降低。当循环周次达到30次时,陶粒混凝土的弹性模量下降至未冻融前的60%左右,混凝土弹性模量随冻融循环最低温度的降低基本呈线性递减趋势。陶粒混凝土抗压强度随着冻融循环周次增加或冻融循环最低温度降低而降低,且最大应力所对应的应变随着抗压强度的降低而增大。     

初始损伤对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。     

Fracture energy and softening behavior of high-strength concrete

An experimental investigation on the fracture properties of high-strength concrete (HSC) is reported. Three-point bend beam specimens of size 100×100×500 mm were used as per RILEM-FMC 50 recommendations. The influence of maximum size of coarse aggregate on fracture energy, fracture toughness, and characteristic length of concrete has been studied. The compressive strength of concrete ranged between 40 and 75 MPa. Relatively brittle fracture behavior was observed with the increase in compressive strength. The load-CMOD relationship is linear in the ascending portion and gradually drops off after the peak value in the descending portion. The length of the tail end portion of the softening curve increases as the size of coarse aggregate increases. The fracture energy increases as the maximum size of coarse aggregate and compressive strength of concrete increase. The characteristic length of concrete increases with the maximum size of coarse aggregate and decreases as the compressive strength increases.     

Effect of coarse aggregate and water/cement ratio on intrinsic permeability of concrete subject to drying

Intrinsic permeability of two types of concrete to nitrogen gas was tested; each had water/cement ratios of 0.40 and 0.50 and a volume fraction of coarse aggregate of 0.41 ± 0.01. Two coarse aggregates of 10mm single size were used, one a crushed limestone of low porosity, the other a sintered fly ash of high porosity. Test specimens (100mm diameter by 50mm thick) were water cured, then dried, during which weight loss and permeability were measured. All concretes had low permeability but consistently higher weight loss and permeability were found in the lightweight aggregate concrete specimens, indicating that accessible pores became available fairly quickly, despite the good quality of mortar used. Such behaviour may result from too rapid drying of the lightweight concrete test specimens. For a more realistic indication of permeability it is recommended that testing should be done in a laboratory environment that would, ideally, simulate insitu conditions. For similar 28 day strength both types of concrete had comparable permeability.     

高温处理粉煤灰的理化特性研究

为多元化、高附加值利用粉煤灰,以朔州电厂粉煤灰为例,进行了X射线衍射测试、粒度测试和热重分析。结果表明,朔州电厂粉煤灰的w(Al2O3)=41. 09%、w(CaO)=4. 64%,属于高铝低钙型,其平均粒径为108. 1μm;未煅烧的朔州电厂粉煤灰矿物组成为莫来石、石英、石膏;质量损失主要发生在570~750℃和1 100~1 280℃。然后称取未筛选经105℃烘干后的粉煤灰制成Φ40 mm×8. 8 mm的试样,经1 200~1 550℃热处理后,进行劈裂强度试验、XRD分析等。结果表明,随热处理温度升高,试样的强度和密度增大,莫来石含量逐渐增多,1 400℃时性能达到最佳。     

Test method for concrete spalling using small electric furnace

Concrete spalling can cause severe damage to concrete structure when exposed to fire. The spalling mechanisms are not very well understood. For the testing of spalling, full‐scale structural members should be used, as spalling tests are sensitive to size effects. Full‐scale testing in large furnace is costly and is not suitable for testing large number of concrete mixture trials. The standard and hydrocarbon fire time–temperature curves have rapid temperature rise during the initial phase. This temperature rise requires a gas furnace with high heating capacity and cannot be generated by electric muffle furnace commonly available in many laboratories. This paper presents a method to carry out spalling test in small‐scale specimens with exposure to rapid temperature rise using a commonly available electric furnace in the laboratories. The tests are based on 150 mm diameter cylinders that are laterally confined to simulate full‐scale structural members. The cylinder surface is exposed to rapid temperature rise by exposing through vertical and/or horizontal holes in pre‐heated small electric furnace. Some unconfined 100 mm diameter cylinders were also exposed horizontally to test the performance of confinement. The paper shows that the hydrocarbon fire and standard fire exposure can be simulated by manipulating the exposure location of the surface of the concrete cylinder. Ordinary Portland cement concrete cylinders with different strengths were tested and different spalling patterns were observed. The spalling patterns matched the test results from a gas furnace fire test simulating the fire curves. The tests demonstrated that the method is an effective and convenient technique to predict the spalling risk of a concrete. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

泡沫铝-钢纤维混凝土静态压缩性能试验研究

为研究静态荷载作用下的泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压性能,利用万能试验机分别对泡沫铝孔径为3~6 mm、6~9 mm、9~12 mm,钢纤维掺量(体积分数)为0%、0.5%、1.0%、1.5%的泡沫铝-钢纤维混凝土复合层试件进行压缩性能试验和拌合物性能分析,根据试验数据分析泡沫铝的孔径效应对泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构压缩性能的影响规律。结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度随着钢纤维掺量的增加逐渐增大,当钢纤维掺量为1.5%时,与素混凝土相比,其立方体抗压强度约提高22.6%;泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压强度相比较钢纤维混凝土提高约5.3%~8.2%,并且泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构的静态压缩应力-应变曲线上会出现一段平台区,且平台区会随着泡沫铝孔径的增加而逐渐变长。     

掺Ⅱ级粉煤灰胶砂试件在高浓度硫酸盐侵蚀下的破坏特征与破坏机理分析

按高性能混凝土配比方法制作不同水胶比、Ⅱ级粉煤灰不同掺量的胶砂试件,进行硫酸盐侵蚀试验.采用扫描电镜( SEM)和能谱(EDS)对试件进行微观观测、分析,结果表明:在低水胶比情况下,掺粉煤灰的胶砂试件受高浓度硫酸盐侵蚀破坏的类型是石膏型破坏,未产生钙矾石(Aft)型侵蚀破坏;侵蚀破坏发生在试件表层,侵蚀破坏层的厚度主要...     

Dynamic strength of polymer modified and fiber-reinforced concretes

For evaluating the performance of concrete construction such as foundation piles, a knowledge of the dynamic properties of concrete is also required. Some results of a study of concrete under dynamic impact loading are given in this paper. ø 100×200 mm cylindrical specimens were cast from plain and polymer cement concrete; some of the specimens were reinforced by polypropylene fibers also. The experimental details of the Hopkinson split-bar method used are described. The dynamic strength of concrete obtained was 40–45 % higher than the static strength. Compared to normal concrete, polymer cement concrete showed 30–35 % higher dynamic strength, and significantly higher energy transmission capacity.