基于X-CT的高温后再生保温混凝土损伤分析

火灾的发生往往会导致混凝土材料微细观结构的损伤劣化，体现在水化物分解、孔隙结构粗化、热开裂和水汽压力升高诱致开裂等，继而导致材料宏观力学性能及耐久性的下降。轻质高强、内部多孔、高热稳定的玻化微珠(GHB)的细观调控功能可实现混凝土耐高温性能的提升。为了研究受高温作用的再生保温混凝土(RATIC)内部细观结构及裂纹变化特征，本研究首先对高温作用后的RATIC开展了立方体抗压强度试验和CT扫描试验，之后利用基于改进的自适应阈值法和区域生长法的图像分割算法，建立了基于真实结构的RATIC细观模型，分析了不同GHB及再生骨料(RCA)掺量的RATIC试件随温度变化时其内部微裂纹的孕育、萌生、发展及贯通过程。并对RATIC破坏形态与CT结果进行了对比分析。研究结果表明：GHB对裂缝的延伸有显著阻断作用，为蒸汽压提供了释放通道，缓解了砂浆区域、孔隙边界处的开裂，减缓了热量的传播，提升了混凝土抗热致损伤性能。     

基于孔结构分析的多尺度聚丙烯纤维混凝土耐久性

为研究不同尺度纤维对混凝土耐久性的影响,借助压汞法技术测定多尺度聚丙烯纤维混凝土内部孔隙的孔径大小及分布情况,通过孔径分布、最可几孔径、平均孔径等孔隙特征参数的变化情况,探究多尺度聚丙烯纤维在抗渗试验、抗硫酸盐侵蚀循环试验、抗冻融试验中对混凝土耐久性的影响.研究结果表明:不同尺度聚丙烯纤维的掺入,均使得混凝土内部多害孔...     

考虑孔隙及微裂纹影响的混凝土宏观力学特性研究

混凝土是一种典型的多孔介质材料,孔隙分布错综复杂,孔径尺寸跨越微观尺度和宏观尺度,对混凝土弹性模量及强度等力学参数产生巨大影响.认为混凝土是由骨料、孔隙及砂浆基质组成的三相复合材料,采用Monte Carlo 法将孔隙、微裂纹及微缺陷与骨料颗粒随机投放在砂浆基质中.根据三相球模型及中空圆柱形杆件模型得到含孔材料的有效力学性质,并推导得到含孔材料的等效本构模型.建立含孔隙混凝土试件的细观单元等效化力学模型,对二级配含孔隙混凝土试件在单轴拉伸及压缩条件下的反应进行了非线性分析.结果表明:孔隙、微裂纹的存在对混凝土宏观弹性模量、强度及残余强度等力学性质都有很大影响,在对混凝土宏观力学特性分析及研究混凝土损伤断裂时不应忽略其影响.     

新拌超高性能纤维增强混凝土流动性能对其抗压强度的影响

钢纤维掺入能提高超高性能纤维增强混凝土(Ultra-high performance fiber reinforced concrete,UHPFRC)的抗压强度,但削弱新拌浆体的流动性能,降低了对抗压强度的增强效果,且影响UHPFRC的工作性能。为研究这种不利影响,以钢纤维体积分数和长径比为变量,进行了A、B两组试验。A组固定水胶比为0.18,不控制流动性能,主要研究钢纤维对流动性能和抗压强度的影响。试验结果表明,新拌UHPFRC流动性能随钢纤维的体积分数、长径比增加而下降;当钢纤维体积率超过一定值(2.00vol%)时,流动性能明显下降,抗压强度增强效果也相应下降。通过X-ray CT扫描发现钢纤维掺入减弱浆体的自密实能力,导致硬化后的基体内部孔隙尺寸增大和孔隙率增加,进而削弱抗压强度。综合考虑钢纤维掺入对抗压强度的正、负效应,提出了抗压强度的半经验预测公式。B组改变水胶比,控制扩展度为240 mm,对比A组研究流动性能控制后,钢纤维体积分数和长径比对抗压强度的影响规律。结果表明,钢纤维体积分数较大时,增大水胶比,保持一定流动性能,能有效提高纤维的增强效果;钢纤维体积分数较小时,在满足流动性能要求的前提下,减小水胶比,可以进一步提高抗压强度。在UHPFRC配合比设计时,应考虑钢纤维对流动性能的不利影响,以提高纤维的增强效应并保证其良好的工作性能。      

再生混凝土抗冻性能试验研究及孔隙分布变化分析

再生混凝土抗冻耐久性与混凝土结构内部孔隙分布变化密切相关.为研究再生混凝土结构内部孔隙分布与抗冻耐久性的定量关系,选取再生粗骨料取代率为0% 、25% 、50% 、75% 、100%的普通再生混凝土和引气再生混凝土作为研究对象,进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试混凝土试件质量、动弹性模量、抗折强度以及结构内部孔隙分布情况.结果表明:在冻融循环试验中,加入引气剂可有效改善试件内部的中孔(0. 01～0. 05 μm)和大孔(0. 05～1 μm)的占比,从而提高其抗冻性能;在10种不同配比中,引气天然骨料混凝土的抗冻性能最佳,其次是再生粗骨料替代率为50%的引气再生混凝土,其内部孔隙结构相比再生粗骨料替代率为25% 、75%和100%的引气再生混凝土更加稳定;再生混凝土冻融循环后的抗折强度变化与结构内部孔隙的分布和占比密切相关.     

聚丙烯纤维混凝土的高温损伤机理

为探明聚丙烯纤维混凝土的高温损伤机理,本文开展了聚丙烯纤维混凝土高温试验,研究分析了混凝土动弹性模量、质量损失率随温度的变化规律,采用扫描电镜和氮吸附试验研究分析了混凝土高温后的微观结构。结果表明:经历高温后,聚丙烯纤维混凝土的动弹性模量高于素混凝土,质量损失率也更小。聚丙烯纤维混凝土的孔径分布规律、孔隙结构与素混凝土相近。     

超声波CT在混凝土爆炸损伤中的应用

在高强度混凝土爆炸前后,利用超声波CT成像技术,进行声波测试并生成CT图像,可以比较完整地反映混凝土的内部损伤及其变化.实验结果表明,波速的变化能良好的表征混凝土的损伤;药包爆炸后,主要在炮孔周围及其下部造成损伤,其中炮孔下部的损伤度较大,底部则受到压密作用,波速增大.     

大体积混凝土裂缝产生的原因分析及如何防控

大体积混凝土结构物施工技术难度大,容易引发许多影响使用安全的质量隐患。本文从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手,分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因,并提出相应的防控措施。     

大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施

大体积混凝土结构物施工技术难度大,容易引发许多影响使用安全的质量隐患。本文从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手,分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因,并提出相应的防控措施。     

基于显微CT的石墨内衬的孔隙及其分形特征

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,通过显微CT扫描对石墨内衬孔隙结构进行了定量表征,利用这些孔喉参数可以分析空气和电解质在石墨内衬中的流动情况.结果表明:该样品的孔隙度为19.44%,孔喉半径大都在1~6μm;孔喉形状因子为0.02~0.05,这表明其形状大多不规则,空气和电解质在其内部的流动阻力大,从而减缓了其氧化腐蚀;平均孔喉比,平均孔隙体积、平均喉道体积分别为2.28,1 177.64、106.19μm~3,意味着孔隙间有较大的喉道连通,空气和电解质在其内部的流动阻力较小,从而加速了其氧化腐蚀.进一步应用分形理论分析发现:该石墨内衬孔隙构造符合分形规律,其分形维数可以很好的说明孔隙分布复杂程度.最后建立了石墨内衬孔隙率的分形表达式,由此计算石墨内衬的理论孔隙率为21.46%,这与其实际孔隙率19.44%相差不大,可以用此式来预测石墨的孔隙率.