紫外线辐射及冻融循环双因素下面板混凝土力学性能研究

为了建立考虑紫外线辐射作用的混凝土冻融循环损伤模型,有必要弄清紫外线辐射与冻融循环相结合条件下对面板混凝土力学性能的影响。为此进行了紫外线辐射试验、冻融循环试验和混凝土抗弯强度试验,并对混凝土试件表面状况、质量损失率和抗弯强度进行了对比分析。试验结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越大,质量损失率越大。相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大。紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来。紫外线辐射对经受冻融循环后的混凝土抗弯性能没有明显的影响,在其他条件相同的情况下,水灰比越低,抗弯强度越高。     

冻融循环及硫酸盐侵蚀双因素下面板混凝土耐久性研究

冻融循环与硫酸盐侵蚀是影响面板混凝土耐久性的两个主要因素。研究了水灰比为0.45、0.42、0.38的面板混凝土在5.0%(质量分数)硫酸钠溶液中单一冻融循环、单一硫酸盐侵蚀及冻融循环及硫酸盐侵蚀交替试验下面板混凝土的质量损失率及相对动弹模量变化规律和特点。结果表明:水灰比越小,面板混凝土的抗冻性及抗硫酸盐侵蚀能力越强。冻融破坏与硫酸盐侵蚀双因素作用不是简单的相互叠加的效应,而是超叠加效应,这两种破坏是相互促进,相互影响。本文的研究方法及成果可以为面板混凝土耐久性研究提供重要的参考依据。     

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。     

超低温冻融循环后混凝土应力～应变全曲线试验研究

通过对21个混凝土棱柱体试件进行冻融循环后的应力~应变全曲线试验,分析比较了不同温度和冻融循环次数对混凝土应力~应变全曲线的影响。试验研究表明:(1)超低温冻融循环后混凝土峰值应力降低,峰值应变随冻融循环次数的增加而增大;(2)在相同冻融循环次数条件下,冻融温度越低,相应的下降段曲线下降越缓慢;(3)在其他条件相同的情况下,冻融循环次数是影响不同冻融温度之间差异是否明显的主要因素。通过非线性拟合得到了受超低温冻融循环作用的混凝土应力~应变理论曲线,研究成果可为混凝土材料非线性分析提供参考。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

用劈裂试验方法评价新老混凝土粘结面的抗冻性能

采用新老混凝土粘结立方体试件。通过快速冻融试验探索新老混凝土粘结面在水饱和状态下。冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂类型对粘结面劈裂抗拉强度的影响。先冻后粘结试件经受冻融循环的次数为0、25、50、75、100和125，先粘结后冻融试件经受冻融循环的次数为0、5、10、15、20、25和30，界面的粗糙度为0．23mm-6．9mm，界面剂采用水泥净浆、水泥砂浆和掺加10％UEA膨胀剂的水泥浆。试验表明。无论是先冻融后粘结还是先粘结后冻融的新老混凝土粘结试件。其粘结面的劈裂抗拉强度均随冻融循环次数的增加而降低。表现为冻融初始阶段的缓降和冻融循环一定次数后的陡降。特别对先粘结后冻融试件。其下降程度更加明显；粘结面的粗糙度和界面剂对粘结劈裂抗拉强度也有不同程度的影响。而对界面剂和新混凝土中掺加引气剂的对比试验表明，引气剂可明显提高新老混凝土粘结面的抗冻性能。     

新老混凝土粘结面的抗冻剪切性能试验研究

本文通过162块新老混凝土粘结Z形剪切试件的试验，研究了冻融循环对新老混凝土粘结面剪切性能的影响。试件在温度～18℃．8℃范围内经受了0、5、10、15、20和30次的冻融循环。分析了新老混凝土粘结面冻融损伤破坏的机理和冻融循环次数、界面处理方法、界面剂的类型以及新老混凝土的强度等对粘结面粘结剪切强度的影响。研究表明，在冻融循环作用下，新老混凝土粘结剪切强度随冻融循环次数的增加急剧下降，冻融30次时，所试验的试件几乎全部从粘结面冻融破坏。粘结剪切强度的下降是由于新老混凝土本身强度的下降和粘结剂强度的下降以及粘结面的损伤等共同作用的结果。     

冻融循环后全级配混凝土及其湿筛混凝土的力学性能比较

对全级配混凝土试件及其湿筛混凝土试件分别进行0、50、100、150、200、250和300次快速冻融循环试验。观察冻融后试件外观的变化情况,测定冻融循环后全级配混凝土和湿筛混凝土的抗压强度与抗拉强度,讨论了冻融循环对抗压强度、抗拉强度及其应力应变关系的影响。试验发现,冻融循环后全级配混凝土的外观破损情况较湿筛混凝土严重得多。试验结果表明,随冻融次数增加,全级配混凝土与湿筛混凝土的抗压强度与抗拉强度均明显降低,但全级配混凝土的降低值较湿筛混凝土的降低值大,特别是抗拉强度,降低幅度更大。两种混凝土单轴压应力应变曲线峰值应力点随冻融循环次数增加逐渐向右下方偏移,曲线形状变得扁平,而其单轴拉应力应变曲线峰值应力点随冻融循环次数增加逐渐向左下方移动,曲线变短。通过对试验结果的分析,建立了全级配混凝土和湿筛混凝土之间单轴压及单轴拉关系的数学公式,可以为寒冷地区大坝、海洋平台等的设计、维修、维护及其寿命预测等提供理论依据。     

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验，用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化，并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验，观察了试件破坏形态，测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现，掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下，其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上，分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律，并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。     

复掺硅粉及偏高岭土的透水混凝土抗冻性能研究

为解决透水混凝土在寒区的冻融破坏问题,文中以硅粉、偏高岭土及聚丙烯纤维作为掺合料,进行了9组不同配合比的透水混凝土力学、物理试验,采用快冻法以质量损失率、抗压强度损失率来评价透水混凝土的抗冻性能,研究了冻融循环次数对透水混凝土的抗压强度、孔隙率的影响.试验结果表明,硅粉等掺合料可以有效地提升透水混凝土的抗冻性能.     

冻融环境下不同预制裂缝混凝土断裂性能研究

对不同相对切口深度的预裂缝混凝土试件进行冻融循环试验,循环次数分别为0、25、50、75、100次。对冻融循环后的试件进行三点弯曲试验,观察试件的表观变化,并利用扫描电子显微镜和立体显微镜观察试件裂缝的情况。分别从宏观力学性能、损伤劣化规律、细微观结构等方面对冻融环境下混凝土断裂力学性能进行研究,并根据混凝土的损伤理论,定义了混凝土基于微缺陷及动弹性模量的损伤变量。结果表明:混凝土冻融循环损伤是初始缺陷发展、劣化并累积的过程;混凝土断裂韧度与初始裂缝相对深度无关,与抗弯强度具有良好的线性相关性。     

高寒地区复掺矿物掺合料水工混凝土抗冻耐久性劣化机理研究

为评定高寒地区环境对掺矿物掺合料水工混凝土结构冻融循环耐久性能的影响规律,通过不同掺合料掺量及种类、不同冻融温度下水工混凝土冻融循环试验,研究分析不同配合比水工混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度以及渗透性的时变规律,揭示了矿物掺合料与冻融温度对混凝土抗冻性的影响机理。试验结果表明:各掺合料水工混凝土的抗冻性从优到劣依次为粉煤灰+硅灰+稻壳灰硅灰+稻壳灰粉煤灰+稻壳灰粉煤灰+硅灰稻壳灰硅灰粉煤灰未掺加;相同单掺条件下,掺加稻壳灰试件组抗冻性最强,硅灰居中,粉煤灰最弱;复掺矿物掺合料情况下,三掺粉煤灰、硅灰、稻壳灰混凝土抗冻性最强;复掺矿物掺合料能减少水工混凝土的孔隙率及渗透性,且粉煤灰、硅灰、稻壳灰的颗粒粒径不同会相互填充,从而产生超叠加效应;随着冻融循环过程中试件中心温度的降低,导致混凝土内部的温度梯度增大,孔隙内部的膨胀压力增大导致混凝土内部结构破坏。     

冻融循环过程中混凝土性能的劣化研究

研究了冻融循环过程混凝土性能的劣化特征,探讨了不同测试手段对不同老化特性的敏感性。研究结果表明：混凝土经受冻融循环过程中,混凝土抗折强度、劈拉强度的劣化速度较抗压强度更快;混凝土抗压强度的降低率与质量损失率、相对动弹模之间呈正线性关系;相对动弹模降低到 60% 时,混凝土抗压强度下降到冻融前的19.3%;质量损失达到5%时,混凝土抗压强度下降到冻融前的25.5% ;机械波波速对混凝土冻融破坏的敏感程度界于混凝土强度和超声波波速之间。冻融破坏使水泥水化产物的结构从堆积状密实体逐步变成疏松状态,气泡壁逐步出现了开裂。从孔径分布情况来看,孔径 25~75 nm 之间的孔隙所占的比例呈增大趋势。     

不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验

为研究冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响,分别对混凝土进行0,10,25,35和50次快速冻融循环,并利用10 MN大型多功能动静力三轴仪对混凝土历经40%f_c的荷载历史作用后(f_c=40 MPa为普通混凝土单轴抗压强度),以10-4/s的应变速率进行单轴压缩试验,得到冻融循环后混凝土的单轴抗压强度,并分析其损伤演化规律与破坏机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,历经相同加载历史作用后的混凝土的单轴抗压强度逐渐降低,且峰值应力随冻融循环次数的变化呈二次曲线关系;选用修正后的Weibull-Lognormal分段式损伤本构模型,经验证能够较好拟合冻融劣化混凝土历经荷载历史作用后单轴应力应变曲线;此外,冻融循环次数越多,对混凝土造成的损伤程度越大,在损伤发展的后期阶段,冻融程度较大的混凝土损伤路径大幅度延长且趋于扁平化,直至进入破坏阶段。     

节理岩体冻融力学特性试验研究

对两种含水率状态下不同连通率的预制节理岩体进行了冻融循环试验,测定了试件冻融后的质量、波速,然后进行了三轴压缩试验,分析了冻融循环作用对节理岩体三轴抗压特性的影响以及损伤变化规律。研究表明:(1)由于含水率不同,冻融损伤后,饱和组节理试件的质量损失和波速衰减较天然组严重,且饱和组试件节理结构面附近劣化程度随着连通率的增加而增大;(2)三轴压缩试验中,两组节理试件三轴抗压特性的冻融效应具有相同的规律,采用二次多项式能很好地拟合峰值强度与冻融循环次数之间的关系;(3)随着冻融循环次数的增加,两组试件冻融损伤变量逐渐增大,且天然组试件抗冻性比饱和组试件强,其中连通率对饱和组试件冻融效应影响显著。     

冻融混凝土基于声发射技术的单轴动态劈拉损伤特性研究

为了研究混凝土冻融劣化后的动态劈拉损伤特性,对历经 0、10、20、30、40 次冻融后的混凝土进行应变速率为 10 － 5 / s、10 － 4 / s、5 × 10 － 4 / s、10 － 3 / s 的单轴劈拉试验,分析了冻融循环次数和应变速率对混凝土劈拉强度和吸能能力的影响,并利用声发射技术分析了劈拉破坏过程中混凝土损伤发展情况。结果表明: 随应变速率增大,劈拉强度线性增大; 随冻融循环次数的增加,劈拉强度线性减小; 随应变速率的增大,混凝土吸能能力增大; 随冻融循环次数的增加,混凝土吸能能力减小; 实时采集的声发射信号可用来描述混凝土劈拉破坏过程; 混凝土劈拉损伤均随应变速率和冻融循环次数的增大而增大,当应变速率为 10 － 3 / s 时的斜率缓慢增加到累计能量的 10% 左右,当加载应力为峰值应力的 80% 左右时,试件内部能量急剧释放,试件迅速破坏。