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。     

冻融循环后水泥基复合材料力学性能的试验研究

为研究工程用水泥基复合材料(ECC)在冻融循环作用后的力学性能,采用快冻快融法对掺入不同类型纤维、不同纤维掺量的试件进行冻融循环试验,研究其在冻融循环作用下质量损失率、纵向相对动弹性模量、立方体抗压强度、抗折强度等力学性能。研究表明:随冻融循环次数增加,试件破坏越严重,质量损失率随冻融循环次数增加而增大,立方体抗压强度和抗折强度随冻融循环次数增加而下降。掺入纤维试件经过冻融循环作用后各方面性能均优于未掺纤维的水泥砂浆试件。体积掺量为2%的日本RECS15×12型PVA纤维的试件性能最好,质量损失率小于2%,纵向相对动弹性模量下降不到30%,且能保持较好的延性,抗冻等级高于F200,能够满足寒冷地区工程需要。     

活性掺合料改性RAC抗冻性试验研究

为了研究掺合料对RAC抗冻性的影响,对4组共48个100 mm×100 mm×100 mm的立方体试件,标准养护28 d后,分别进行抗压试验和劈裂拉伸试验,同时采用"快冻法",对掺合料RAC冻融循环下质量损失率和相对动弹性模量损失进行研究,研究结果发现:当粉煤灰掺量10%基础上,再掺入10%的硅粉,其RAC抗压强度远是普通RAC抗压强度的1.5倍,同时劈裂抗拉强是普通RAC的1.83倍,相比于普通RAC其力学性能均有所改善。并且,随着粉煤灰替代率的增加抗压强度与劈裂抗拉强度减小,但在粉煤灰掺量为20%时,其抗压强度与劈裂抗拉强度均高于普通RAC;经200次冻融循环后,10%粉煤灰+10%硅粉RAC的质量损失率分别是普通RAC、单掺20%粉煤灰RAC、复掺15%粉煤灰+5%硅粉RAC的27.3%、47.5%、87.3%,其质量损失率从小到大的排序依次是:复掺10%粉煤灰+10%硅粉RAC、复掺15%粉煤灰+5%硅粉RAC、单掺20%粉煤灰RAC、普通RAC;相对动弹性模量损失随着冻融循环次数的增加呈现递减趋势,其中在整个冻融循环过程中普通RAC相对动弹性模量下降速度最快,当冻融循环次数大于150次时,复掺10%粉煤灰+10%硅粉RAC相对动弹性模量均高于复掺15%粉煤灰+5%硅粉RAC、单掺20%RAC、普通RAC的相对动弹性模量。     

冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明：冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。     

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%。     

盐侵蚀环境下浮石混凝土的冻融损伤模型

主要进行了LC20、LC30、LC40浮石混凝土在清水中和浓度为16.55%的氯化钠盐渍溶液中的快速冻融循环试验,计算出了各个强度浮石混凝土在不同冻融介质中的质量损失率和相对动弹性模量。利用origin对浮石混凝土在清水冻融和盐渍溶液冻融下的质量损失率和相对动弹性模量进行了拟合曲线分析,建立了以质量损失率和相对动弹性模量为损伤变量的冻融损伤模型,并预测了其剩余寿命,结果表明:浮石混凝土强度越大,抗冻耐久性寿命越长;清水冻融循环下浮石混凝土的抗冻耐久性寿命比盐渍冻融循环下更长。并且得出,相对动弹性模量比质量损失率更适合作为损伤变量来建立浮石混凝土的冻融损伤模型。     

玄武岩纤维再生混凝土冻融后的弯曲疲劳特性

基于中国北方地区气候特点及混凝土路面的受力特征,研究冻融损伤对玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)弯曲疲劳特性的影响。首先对BFRC采用快冻法进行冻融循环试验,研究BFRC的冻融损伤形貌、质量、相对动弹性模量和相对抗折强度的变化; 然后针对经历不同冻融循环次数后BFRC的弯曲疲劳特性进行了试验研究,分析了冻融循环次数与应力水平对BFRC疲劳寿命的影响规律; 最后基于两参数Weibull分布理论对BFRC的疲劳寿命进行分析,预测了不同失效概率下的疲劳寿命并建立了失效概率为0.05和0.5下的双对数疲劳方程。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件表面损伤程度和质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量和相对抗折强度逐渐下降,当冻融循环达到225次时,BFRC的相对动弹性模量和相对抗折强度与冻融循环前相比分别下降了12.4%和35.1%; 随着冻融循环次数和应力水平的增加,弯曲疲劳寿命逐渐减小; BFRC经冻融循环后的弯曲疲劳寿命服从两参数Weibull分布,失效概率为0.5的预测疲劳寿命与试验所得平均疲劳寿命十分接近; 建立的双对数疲劳方程能较好地反映冻融后BFRC应力水平S与疲劳寿命N之间的关系,研究成果为BFRC在路面结构中的安全应用提供可靠依据。     

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%。     

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。     

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％.     

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。     

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。     

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。     

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数（0、25、50、75）的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明：冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。     

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。     

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。     

冻融与氯盐侵蚀耦合作用下GO-RAC的耐久性能

通过混凝土抗冻性快冻法试验，研究了氧化石墨烯再生粗骨料混凝土（GO-RAC）在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性能，测试分析了GO-RAC的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度及氯离子侵蚀情况.结果表明：冻融循环与氯盐侵蚀的耦合作用加速了再生粗骨料混凝土（RAC）的劣化损伤，经历72次冻融循环后不同GO掺量GO-RAC的相对动弹性模量均降至其初始值的60%以下，宏观劣化程度较普通RAC有不同程度的降低；由于耦合初期侵蚀产物的填充致密效应，GO-RAC的抗压强度呈现先增大后减小的趋势；GO-RAC在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的Cl⁻分布符合Fick第二定律，表面的Cl⁻质量比随着耦合次数的增加呈指数形式增大，扩散系数随着耦合次数的增加先减小后增大.     

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.     

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。     

再生骨料黏附砂浆含量对人工成孔透水混凝土抗冻性的影响

研究了不同冻融工况下黏附砂浆含量对高强再生透水混凝土抗冻耐久性的影响,并用SEM对其微观机理进行了分析。结果表明,300次冻融循环后,以相对动弹性模量不低于60%和抗压强度损失率不高于25%为失效准则,确定了再生粗骨料黏附砂浆的界限含量分别为41.19%和43.89%。在设计使用年限分别为100年、50年和30年的严寒地区高度饱水条件下,再生粗骨料最大黏附砂浆含量分别为33.00%、38.94%和40.27%。