冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下湿筛混凝土超声波波速与抗压强度的关系

为研究超声波对冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下水工混凝土的检测效果,开展了冻融循环与硫酸盐(5%Na2SO4)侵蚀耦合作用下湿筛混凝土试验,利用超声波检测仪测试分析了波速随冻融循环次数的变化规律及波速与抗压强度之间的关系。结果表明,波速随冻融次数的增加而逐渐减小,尤其是200次以后急剧下降,波速与冻融次数之间呈抛物线关系,并与抗压强度密切相关,可以反映出湿筛混凝土的抗冻性能变化,为运用波速评价冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下湿筛混凝土的损伤性能提供了理论依据。     

不同引气剂掺量早冻混凝土力学性能及孔结构分形特征

为研究水工混凝土材料在冻融循环与盐侵蚀耦合作用下构件性能演变规律，选取不同引气剂掺量(0、0.005%、0.01%)的早期受冻试件，置于质量分数为3.5%氯化钠+5%硫酸钠复合溶液内进行冻融循环试验，并基于核磁共振技术(NMR)—分形理论，构建混凝土孔体积分形维数与试件抗压强度间的耦联关系。结果表明，在混凝土材料中适量加入引气剂，可有效提高盐冻作用下构件的弹性模量、抗压强度等力学性能，并可改善孔结构，提高抗冻性；核磁共振测试的混凝土孔体积分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小，表明引气剂的加入可改变初始状态下混凝土内部孔隙结构，且随着引气剂掺量的增加效果更为明显；结合分形理论建立的孔体积分形维数与抗压强度关联模型，发现分形维数D_MAX与抗压强度的最佳函数关系近似指数函数，回归系数R²均大于0.85,拟合效果良好，可为混凝土结构的耐久性评估提供参考。     

冻融循环作用下碾压混凝土抗剪试验分析

为了解冻融环境下碾压混凝土的性能衰减规律,利用冻融试验和抗剪试验,对冻融环境下不同粉煤灰掺量的碾压混凝土进行抗剪断分析,研究了碾压混凝土的质量损失特征和抗剪参数变化特征。结果表明,在相同的冻融条件下粉煤灰掺量为60%的碾压混凝土的质量损失率最大,本体碾压混凝土的抗冻性优于层面碾压混凝土;本体碾压混凝土的抗剪断参数值比层面碾压混凝土的高;粉煤灰掺量为50%左右时,碾压混凝土的抗剪强度达到相对最佳。     

基于CT技术的矿物掺合料改性蒸养混凝土冻融试验

为研究矿物掺合料在冻融环境下对蒸养混凝土的影响情况，采用CT技术对经历冻融循环后的蒸养混凝土进行扫描，获取了其断层的扫描图像，并利用Fiji和Avizo软件进行了蒸养混凝土的三维重构，得到了试样的孔隙结构特征。研究结果表明，蒸养混凝土试样的抗压强度随冻融次数的增加而降低，孔隙结构的劣化是造成抗压强度降低的主要原因；掺加了矿粉和粉煤灰的蒸养混凝土试样在相同冻融条件下的力学性能和孔隙结构特征均优于普通蒸养混凝土，矿粉和粉煤灰对于蒸养混凝土的孔结构具有一定的改善效果。     

硅粉掺量对钢纤维硅粉混凝土力学性能的影响

针对水工建筑物抗压强度要求及寒冷地区混凝土抗冻要求,研究了在等掺量钢纤维混凝土中加入不同掺量的硅粉,选取三个等级的混凝土,在满足和易性要求的前提下进行配合比试验,在2 000kN的压力试验机进行抗压强度试验、用KDR-V9混凝土快速冻融机进行冻融试验及DT-W18动弹性模量测定仪测定动弹性模量试验,确定力学性能最好的硅粉钢纤维混凝土配合比。结果表明,在钢纤维掺量为0.8%的混凝土中加入10%的硅粉,能够配制出力学性能相对较高的混凝土。     

冻融循环下不同纤维掺量混凝土宏细观关系试验研究

为探究冻融循环下混杂纤维混凝土宏细观特性的关联性，开展以冻融循环周次及纤维体积掺量为变量的快速冻融循环试验。试验结果表明，不同冻融循环周次下，抗压强度与含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长呈正相关关系、与气孔比表面积呈负相关关系，而冻融损伤量与气孔参数则呈相反规律，且均呈近似线性变化；冻融循环周次越大，抗压强度越低、冻融损伤量越大、含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长也越大，而气孔比表面积越小；混杂纤维的掺入，优化了气孔结构，提高了抗冻性。     

干湿循环对面板混凝土抗冻耐久性的影响

针对我国北方面板混凝土服役过程中遭受的干湿与冻融循环共同作用导致的混凝土性能劣化问题,以浸烘循环和冻融循环模拟实际情况并同时考虑先后次序问题,通过对试件进行0、20、40、60次的浸烘循环预处理,开展了混凝土冻融循环试验,探究了干湿循环对混凝土抗冻耐久性的影响。试验结果表明,干湿循环在一定程度上会加剧冻融循环带来的损伤,随着浸烘循环预处理次数的增加,混凝土在冻融过程中的质量、动弹性模量、超声波波速大幅降低,渗透系数大幅增加;微观上,浸烘循环预处理造成混凝土微观层面上的初始损伤并产生初始微裂纹,使水分更易侵入混凝土,导致在冻融循环中更易产生新的微裂纹及初始微裂纹的发育,从而降低混凝土抗冻耐久性。     

不同种类混凝土冻融循环后双轴压压统一强度准则

针对混凝土遭受冻融循环作用后强度降低导致寒冷地区混凝土结构耐久性和安全性不足的问题,基于已有的大量试验数据,以混凝土冻融损伤后的单轴抗压强度衰减规律为参数,对不同种类混凝土建立了考虑冻融循环次数影响的双轴压压统一强度准则,并与前人试验研究结果做了对比分析。结果表明,本文建立的统一强度准则能较好地预测混凝土冻融循环后的双轴抗压强度,为寒冷地区混凝土结构的安全性分析提供了参考。     

配合比参数对混凝土硫酸盐冻融破坏的影响

以用于渠道衬砌的混凝土为例,利用二次通用旋转组合设计优化渠道衬砌用混凝土配合比参数,选取粉煤灰、矿渣、粗骨料体积率、水灰比4个因素,以渠道衬砌用混凝土硫酸盐冻融300次后的相对动弹性模量为指标,建立回归模型,通过对试验结果的方差分析及对所建立模型的优化得到混凝土的最优配合比。结果表明,混凝土抗硫酸盐冻融最优参数为粉煤灰掺量110kg/m^3,矿渣掺量70kg/m^3,粗骨料体积率为0.335,水灰比0.4,在该最优条件下混凝土相对动弹性模量为90%,二次通用旋转组合设计优化所得混凝土配合比具有良好的抗冻耐久性。     

不同冻融循环次数下胶凝砂砾石抗冻性能的试验研究

为研究胶凝砂砾石的抗冻性能,做了不同水胶比和养护龄期的标准试件的室内试验,研究了不同冻融循环次数下试件的抗压强度。结果表明,水胶比由0.6增大至1.4时,胶凝砂砾石抗压强度先增大后减小;水胶比为1.0时,胶凝砂砾石抗压强度最大。经历冻融作用后,水胶比为1.0的胶凝砂砾石试件的抗压强度仍最大。不同养护龄期下胶凝砂砾石的抗压强度差别较大,养护龄期越长,冻融循环作用后的抗压强度越大。相同冻融循环次数下,养护龄期为28d的胶凝砂砾石比养护龄期为7d的胶凝砂砾石的抗压强度高出57%~76%左右。     

复掺磷渣粉与石灰石粉完全替代粉煤灰对外掺MgO碾压混凝土性能的影响

针对部分水利水电工程很难采购到粉煤灰或粉煤灰落地价格过高的问题,以复掺磷渣粉与石灰石粉完全取代粉煤灰配制的外掺氧化镁(Mg O)碾压混凝土为例,采用力学试验、变形观测、压汞测试、扫描电镜观察等手段,研究复掺磷渣粉与石灰石粉对外掺Mg O碾压混凝土的力学性能、自生体积变形性能、微观性能的影响。结果表明,与单纯使用粉煤灰作为掺合料配制的外掺Mg O碾压混凝土相比,采用复掺磷渣粉与石灰石粉完全替代粉煤灰配制的外掺Mg O碾压混凝土的工作性、抗渗性和抗冻性无明显变化,对自生体积膨胀变形影响不大,但无害孔减少,平均孔径和孔隙率总体增大;随着石灰石粉掺量增大或磷渣粉掺量减少,外掺Mg O碾压混凝土的抗压强度、劈拉强度、极限拉伸值下降;在石灰石粉掺量超过20%后,龄期90d的外掺Mg O碾压混凝土的抗压强度低于常用的坝体混凝土抗压强度的最低值15MPa。     

氧化镁混凝土中砂浆的压蒸膨胀率及孔隙构造的研究

为确定水工混凝土中氧化镁的合理掺量,对一、二级配混凝土中的砂浆进行压蒸试验,并对压蒸后的砂浆进行压汞测孔分析。试验结果表明,氧化镁的掺量明显影响混凝土中砂浆的压蒸膨胀率及孔隙参数;掺入适量的氧化镁或粉煤灰可改善混凝土中砂浆的孔隙参数,且掺入粉煤灰还可提高混凝土中砂浆氧化镁的极限掺量。     

基于轴-径环状分层CT扫描的岩石冻融损伤分析

为研究岩石在冻融循环作用下的破坏损伤机理,结合CT扫描分析法,提出了一种基于轴-径环状分层精确CT扫描的岩石冻融损伤分析方法,将该方法运用于三峡库区砂岩的冻融循环损伤分析,并对各阶段损伤砂岩进行三轴加载试验。结果表明,同一冻融循环次数下,砂岩体积CT值由外向内不断增大,且越靠近外圈层体积CT值减幅越大;随着循环次数增加,损伤变化表现为由外向内的渐进式损伤破坏,在初始损伤阶段,损伤集中于砂岩外层,体积CT值、三轴峰值应力及破坏应变变幅较小;深层损伤阶段,砂岩外部外圈剥落,冻融损伤侵入内部,此时体积CT值、三轴峰值抗压强度及破坏应变变幅明显增大。该方法对岩石冻融损伤分析及冻融灾害防治具有重要的现实意义。     

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06f_c、0.12f_c、0.18f_c、0.24f_c,其中f_c为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10~(-5)/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。     

高寒地区高性能混凝土应用研究

通过试验和工程实践的结合,对高寒地区超大掺量粉煤灰混凝土性能进行研究.结果表明:掺一定量的优质粉煤灰的混凝土具有良好的施工性能、力学性能和耐久性能.为指导施工,建立了大掺量粉煤灰混凝土回弹法测强曲线经验公式,这为大掺量粉煤灰混凝土在高寒地区的应用提供了理论参考.     

循环荷载作用下冻融劣化混凝土能量耗散规律及破坏形态分析

为研究冻融劣化混凝土在循环荷载作用下的能量耗散规律及其破坏形态,对强度等级为C30的混凝土立方体(300mm×300mm×300mm)试件进行压缩试验。结果表明,当冻融循环次数不超过10次时,混凝土应力—应变曲线的外包络线呈两段式。当冻融循环次数超过10次时,包络曲线的应力与应变呈现出非线性增长,且这种非线性增长关系随冻融循环次数的增加而趋于明显;当冻融循环次数由10次逐渐增加至35次时,冻融劣化混凝土的破坏形态由剪压破坏逐渐向轴压破坏转变;冻融劣化混凝土试件在循环加卸载过程中耗散能、弹性应变能、塑性应变能的释放规律一致,都经历了前期能量释放缓慢,中期能量释放迅速,后期能量释放趋于平缓的变化阶段。研究成果可为严寒地区的混凝土构件设计及工程实践提供指导。     

冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下碾压混凝土性能研究

为研究冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下碾压混凝土层面的性能,设计并开展了碾压混凝土层面性能的相关试验,通过测试碾压混凝土质量变化、相对动弹性模量、硫酸根离子侵蚀浓度变化及层面损伤层厚度,分析了碾压混凝土在冻融与Na₂SO₄溶液耦合作用下的损伤机理。试验结果表明,水胶比对碾压混凝土层面各项性能影响显著,碾压混凝土水胶比越小,其水泥水化程度越高,骨料间的浆体粘结性能也越高,相应各项层面性能的抗侵蚀抗冻耐久性越好;当冻融循环次数达到75~100次后,双因素耦合作用下的试件各层面评价指标劣化速率增快,层面损伤程度开始逐步高于单一冻融破坏。     

新型膨胀纤维混凝土在混凝土缺陷修补工程中的应用

针对水工混凝土中大面积麻面、蜂窝、孔洞等缺陷,在试件中凿除缺陷混凝土并使其形成深度和形状都相同的方形凹槽,采用正交法设计比原混凝土小一级配、强度高一等级的膨胀纤维混凝土进行修补。试验分析了不同粉煤灰掺量、纤维膨胀剂掺量、减水剂掺量和砂率对膨胀纤维混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和静力抗压弹性模量的影响程度,推荐出最佳配合比,并对比了原状、带缺陷和经修补后的混凝土力学性能。结果表明,纤维膨胀剂掺量是影响其抗压强度、劈裂抗拉强度和静力抗压弹性模量的最重要因素,修补后的混凝土在强度方面效果较好。     

基于正交试验的自密实混凝土塑性开裂研究

针对汉中市石门水库在泄洪排沙洞改造、大坝加高等大体积混凝土浇筑初期出现的不同程度的塑性开裂问题,借助试验研究优化混凝土配合比,利用正交试验方法探索了自密实混凝土的塑性开裂面积与28d抗压强度的影响因素与影响规律。结果表明,粉煤灰掺量、减水剂掺量、水胶比对塑性开裂的影响十分明显,粉煤灰与减水剂存在显著交互作用,效应顺序排序为粉煤灰掺量减水剂掺量水胶比交互作用,粉煤灰掺量、减水剂掺量、水胶比均取1水平时,对塑性开裂的影响权重值最大;粉煤灰掺量、水胶比、矿渣掺量对28d抗压强度的影响也十分明显,粉煤灰与矿渣存在显著交互作用,效应顺序排序为粉煤灰掺量水胶比矿渣掺量交互作用,粉煤灰掺量、水胶比取1水平时、矿渣掺量取3水平时,对抗压强度的影响权重值最大。研究成果为石门水库除险加固工程大体积混凝土配合比设计提供了参考。     

掺粉煤灰对水工混凝土早期抗裂影响的探讨

本文分析探讨了影响水工混凝土早期抗裂性能的有利和不利因素,指出虽然掺粉煤灰后混凝土的早期强度和极限拉伸值有所降低,但综合考虑其它有利因素,掺粉煤灰混凝土的早期抗裂性能还是优于普通混凝土.