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。     

冻融循环下混凝土的动态数值模拟分析

应用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对不同强度等级混凝土冻融后的力学性能进行了数值模拟,对比并 分析不同冻融循环次数、不同加载速率对冻融后混凝土的峰值应力、应力－应变曲线的影响。研究结果 表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的峰值应力呈显著下降趋势;相同冻融循环次数下,随着加载速 率的减小,混凝土的峰值应力逐渐下降,但不同强度等级混凝土下降的幅度不同。研究结果可为混凝土 抗冻耐久性破坏提供一定的参考。     

冻融循环及硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响研究

为研究冻融循环与硫酸盐侵蚀双因素耦合作用下混凝土的耐久性及其演变规律,分别通过混凝土单因素冻融循环试验、单因素硫酸盐侵蚀试验、硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合试验,分析各种因素下混凝土耐久性的劣化机理。试验结果表明:在单因素冻融循环、单因素硫酸盐侵蚀及硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合作用下,混凝土的质量均表现为先增大后逐渐减小;而混凝土的相对动弹性模量在单因素冻融循环作用下随着冻融循环次数逐渐减小,在单因素硫酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合作用下表现为先增加后减小,且经过６０次单因素硫酸盐侵蚀作用后,混凝土的质量损伤率达到最小值,相对动弹性模量达到最大值。与单因素下两种侵蚀的损伤相比,双因素耦合作用对混凝土的损伤大于单因素损伤的叠加效果。     

冻融作用下粉煤灰引气混凝土动弹性模量的衰减规律研究

针对我国西北寒旱区水工混凝土结构长期遭受冻融循环作用导致耐久性能衰减的问题,以研究冻融作用下混凝土力学性能变化规律为目标,依据实际工程,采用室内加速试验与理论分析方法,以试块相对动弹性模量为评价指标,研究了混凝土水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量及冻融循环次数对混凝土耐久性衰减的影响规律,采用回归分析法建立了混凝土动弹性模量损失的衰减模型,并基于该模型构建冻融循环作用下混凝土的寿命预测模型。结果表明:以初始动弹性模量的60%(2.424×10~4MPa)为破坏条件,甘肃省景泰川提灌工程二期总干渠5#渡槽的混凝土能经历1 502次快速冻融循环,渡槽材料耐久性安全运行年限为153年。研究成果为冻融环境下混凝土结构的寿命预测提供了参考和依据。     

硫酸盐侵蚀和冻融循环作用下粉煤灰混凝土性能分析

为探究硫酸盐侵蚀+冻融循环双重影响下粉煤灰外掺比例对混凝土性能变化情况。设计硫酸盐侵蚀+冻融循环、冻融循环两种试验条件,设定0.0%、20.0%、40.0%的粉煤灰外掺比例形成对比试验。选取试验构件质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗压强度损失百分比等各指标表征混凝土性能变化。结果表明:硫酸盐侵蚀会加速混凝土冻融破坏作用;外掺粉煤灰混凝土在硫酸盐侵蚀+冻融循环双重影响时,相对动弹性模量、抗压强度和冻融数量为指函数趋势,两者为线性相关;外掺粉煤灰混凝土相对动弹性模量降幅小于抗压强度。     

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...     

纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响研究

试验研究了单掺不同掺量钢纤维和聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响.试验结果表明:一定掺量下,2种纤维混凝土的抗冻性能均优于基准混凝土;聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能的提高较为显著;单掺1kg/m3聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能改善效果最好,经过300次冻融循环后相对动弹性模量达到85.5％,质量损失率仅为1％.     

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...     

冻融循环作用下水工混凝土耐久性和力学性能试验研究方法探讨

通过对严寒地区水工混凝土破坏方式和冻融破坏机理的分析,指出了开展冻融循环作用下混凝土耐久性及力学性能研究的必要性.阐述了在动弹性模量测试的基础上,进一步研究混凝土的其他耐久性指标和力学性能指标的基本思路及试验方法,探讨了冻融循环作用下,水工混凝土的动弹性模量损失与其他耐久性和力学性能指标损失的相关性研究方法.     

早期受冻对混凝土耐久性劣化的影响研究

在寒冷地区的混凝土建筑物常常因早期受冻导致耐久性的劣化,且劣化程度难以测定,故通过实验探究不同受冻温度和不同养护龄期对早期受冻混凝土耐久性劣化的影响。从受冻温度和养护龄期两个角度进行分组试验。通过测量质量损失率、动弹性模量和抗压强度来反映耐久性劣化程度。结果表明:养护龄期是混凝土耐久性的主要影响因素,终凝前受冻的混凝土耐久性劣化程度高于终凝后受冻的混凝土。受冻温度的影响较小,总体呈现温度越低劣化程度越高。建立了函数模型并用试验数据进行验证,证明相对动弹性模量与抗压强度损失率相关,可通过测量相对动弹性模量来推测抗压强度损失情况。相关研究可为寒冷地区混凝土建筑物更新维护与改造工程提供理论依据。     

基于数值模拟的混凝土碳化环境影响因素研究

混凝土碳化是影响混凝土建筑物结构稳定性和耐久性的不利因素之一,混凝土碳化反应是CO_2在混凝土建筑物结构中扩散的结果。对比碳化反应中CO_2在混凝土中扩散与热传导中热量传递的相似性,利用有限元分析软件ANSYS,对不同环境因素下的混凝土碳化进行数值模拟,分析环境温度、湿度和CO_2浓度对混凝土碳化的影响。     

玄武岩纤维混凝土快速冻融试验的力学性能研究

为了满足玄武岩纤维混凝土在寒冷地区的使用要求，在冻融环境下，对素混凝土和玄武岩纤维混凝土的力学性能进行研究。结果表明：(1)50次冻融循环前，纤维掺量分别为0.09%、0.135%、0.18%的玄武岩纤维混凝土，其相对动弹性模量均变化较小；50次冻融循环后，其相对动弹性模量均快速减小。(2)在不同介质冻融环境下，50次冻融循环前，素混凝土和玄武岩纤维混凝土的抗压强度均缓慢降低；50次冻融循环后，其抗压强度快速降低。(3)相同冻融循环条件下，素混凝土相对动弹性模量和抗压强度降低最快，纤维掺量0.135%的玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量和抗压强度降低最慢。研究成果可供类似混凝土工程参考与借鉴。     

混凝土温度应力仿真模拟与仿真试验同步测试系统

针对混凝土"应力算不准"的问题,为了提高混凝土材料参数获取的准确性,增强混凝土施工期的温控防裂安全性,通过对室内试验和三维有限元数值模拟方法的耦合,研发了混凝土温度应力仿真模拟与仿真试验同步测试系统,其中包括基于新型开裂全过程仿真试验机的混凝土实际服役环境(温度作用和约束条件)下的变形与温度应力监测模块、基于全过程仿真...     

早期受冻损伤对混凝土耐久性影响的试验研究

北方地区低温季节混凝土结构施工过程中容易受到温度突降的影响而导致耐久性降低,为探究混凝土早期受冻损伤后的耐久性变化及其损伤机理,通过室内模拟不同受冻时刻(养护龄期)、不同冻结温度环境,开展了混凝土早期受冻试验,对比了受冻时刻及冻结温度对混凝土后期抗压强度、相对动弹性模量、损伤层厚度的影响规律,探讨了混凝土早期受冻损伤机...     

衬砌渠道冻融过程温度场数值模拟

为了掌握在冻融过程中衬砌渠道温度场的分布及变化规律,以已有实验资料为基础,根据冻土物理学及热力学理论,利用通用有限元软件对温度变化过程进行数值模拟,对不同渠道衬砌形式在一个冻融循环周期中温度场变化进行分析研究,结果表明,有限元数值模拟可以为渠道冻融过程温度变化提供科学依据。     

基于分层法的水工混凝土碳化过程有限元模拟

碳化是影响水工混凝土耐久性的重要因素。根据混凝土中CO_2扩散方程与热传导方程的对等性,借助ANSYS有限元软件中热传导模块对水工混凝土碳化过程进行数值模拟。针对工程实际中混凝土内部水灰比存在差异的情况,采用分层法建立数值模型。通过对比碳化深度的数值模拟值与室内快速碳化试验值,证明该数值模型能较好地模拟混凝土中CO_2的扩散过程,可为碳化混凝土的寿命预测提供参考。     

基于 DIGIMAT 的混凝土等效弹性模量研究

通过解析法和有限元分析法在细观结构上研究了混凝土的弹性模量,并与试验比对进行多尺度分析并验证其可行性。在细观结构上混凝土可作为由水泥砂浆、骨料、界面和孔隙组成的多相复合材料,采用 DIGIMAT 软件建立混凝土细观力学模型。本文基于 DIGIMAT 预测了骨料体积比分别取0. 2,0. 4,0. 6 和 0. 8 时的混凝土等效弹性模量值,并分析了各个细观组成部分对混凝土等效弹性模量的影响。研究结果表明: 解析解和有限元数值解与试验测定值相比产生的误差均较小,但解析解与试验测定值更为接近; 随着水泥砂浆弹性模量的增加,混凝土弹性模量随之增加; 随着骨料纵横比的增大,混凝土弹性模量呈下降趋势; 孔隙率增加,混凝土弹性模量减小,界面层厚度增加,混凝土弹性模量也随之减小。研究成果可用于预测混凝土的等效弹性模量。     

纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响研究

试验研究了单掺不同掺量钢纤维和聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响。试验结果表明：一定掺量下,2种纤维混凝土的抗冻性能均优于基准混凝土;聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能的提高较为显著;单掺1kg/m3聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能改善效果最好,经过300次冻融循环后相对动弹性模量达到85.5%,质量损失率仅为1%。     

掺钢和玄武岩纤维混凝土的冻融循环试验研究

钢纤维和玄武岩纤维能够有效提高混凝土耐久性,利用冻融循环试验,对掺钢和玄武岩纤维的混凝土抗冻性能及其冻融损伤计算模式进行研究。试验结果表明:混凝土抗冻性受到纤维种类和纤维体积掺量影响明显,当掺加体积率1.5%钢纤维和0.05%玄武岩纤维时混凝土抗冻性能最优,可达到F250等级水平。并对混凝土的冻融损伤机理和纤维的增强作用进行深入分析,确定了基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式和基于冻融累积损伤的冻融损伤计算模式。经过试验数据的对比分析,得出基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式精度更高,拟合而成的一元二次函数衰减模式比指数函数衰减模式具有更高的精度,相关系数均达到0.99以上,更适合用来预测纤维混凝土的冻融耐久性。     

水工沥青混凝土三轴试验的三维细观模拟

基于颗粒离散元理论,利用沥青混凝土三轴试验进行三维数值模拟,对水工沥青混凝土的细观性能研究具有重要意义。通过数值模拟发现:根据沥青混凝土的材料组成及特性,选择合适的材料单元间的接触本构模型以及合理的细观力学参数,使用颗粒流PFC3D软件可近似模拟沥青混凝土的室内三轴试验,并可再现试件剪切破坏的发展过程;数值模拟试验所得到的应力-应变曲线及体积应变-轴向应变曲线与室内三轴试验结果基本一致。