碳化与冻融交替作用下的混凝土抗压强度

通过室内单一碳化、单一冻融,以及碳化与冻融交替作用下的混凝土耐久性循环试验,对比分析了混凝土相对抗压强度、相对动弹性模量和碳化深度等指标的变化规律.结果表明:在碳化与冻融交替作用下,混凝土相对抗压强度要比单一冻融作用时大,但增加程度有限;混凝土相对动弹性模量要比单一冻融作用时小,碳化深度则比单一碳化作用时大.碳化与冻融交替作用下的混凝土抗冻耐久性较之单一冻融作用下有所下降,抗碳化能力较之单一碳化作用下有所减弱.最后建立了碳化与冻融交替作用下以碳化时间和冻融循环次数为变量的混凝土抗压强度拟合模型.     

冻融-碳化耦合作用下矿渣-粉煤灰再生混凝土试验研究

通过在含有100%再生粗骨料的混凝土中同时掺入20%的矿渣和0%,15%,30%掺量的粉煤灰,并进行碳化、冻融和冻融-碳化耦合试验,研究冻融和碳化环境对再生混凝土耐久性的影响,对比分析试件抗压强度、质量损失率、相对动弹性模量、碳化深度的变化规律,建立冻融-碳化耦合作用下矿渣-粉煤灰再生混凝土抗压强度模型。结果表明:粉煤灰掺量为15%时,再生混凝土的抗冻性能最好,当冻融次数大于100次后,粉煤灰对再生混凝土抗冻性能的促进作用开始减弱;粉煤灰掺量越多,再生混凝土的抗碳化性能越弱,当粉煤灰掺量为30%时,其碳化深度是粉煤灰掺量为0试件的2倍以上;在冻融-碳化耦合环境中,冻融作用促进了碳化深度的增长,碳化作用加剧了矿渣-粉煤灰再生混凝土的冻融破坏;建立的矿渣-粉煤灰再生混凝土冻融-碳化耦合抗压强度模型能较好地反应冻融-碳化耦合环境下的抗压强度退化规律。     

冻融和碳化共同作用下硅灰自密实混凝土耐久性试验研究

为了研究冻融和碳化共同作用下硅灰自密实混凝土的耐久性,对不同强度等级的自密实混凝土和普通混凝土分别进行冻融试验、碳化试验和冻融碳化复合试验。试验结果表明:硅灰自密实混凝土的抗冻性能高于相同强度等级的普通混凝土,虽然前者的抗碳化性能略低于后者,但经过冻融作用后前者表现出更好的抗碳化性能;强度等级越高,硅灰自密实混凝土的抗冻性能和抗碳化性能越好。     

冻融对混凝土碳化的影响

为研究冻融对混凝土碳化的影响,对4种不同配合比混凝土先后进行冻融循环和加速碳化,测定其CaCO3含量,并采用Boltzmann函数拟合碳化深度值.结果表明,冻融作为混凝土损伤的动力源,加速碳化进程,循环次数越多,碳化后CaCO3含量和相应的碳化深度越大;在冻融和高浓度CO2环境下,粉煤灰的掺入增加混凝土碳化量,对混凝土结构不利.     

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正《粉煤灰综合利用》05/2019掺粉煤灰建筑混凝土在冻融-干湿循环作用下的碳化性能研究为了探究复杂环境下粉煤灰混凝土的碳化性能,对掺0、10%、20%以及30%粉煤灰混凝土进行了基准碳化、冻融-碳化、干湿-碳化和冻融-干湿-碳化耦合损伤试验。研究结果表明:动弹性模量随循环次数的增加逐渐减小,相同环境和循环次数下,20%粉煤灰掺量时的动弹性模量最大;干湿循环对粉煤灰动弹性模量的影响大于冻     

冻融环境下混凝土中钢筋初始锈蚀时间预测

在寒冷地区,混凝土结构在承受冻融循环作用的同时还会遭受二氧化碳的侵蚀。冻融损伤加速了混凝土碳化进程,从而使钢筋过早锈蚀,最终导致混凝土结构提前退役。本文从钢筋锈蚀机理出发,提出了冻融环境下混凝土中钢筋锈蚀的条件。在数值计算的基础上,分析了冻融循环对混凝土碳化的影响,给出混凝土pH值为8.5~11.5的部分碳化区长度计算公式,并对冻融环境下混凝土中钢筋初始锈蚀时间进行预测。     

冻融前后混凝土碳化性能试验研究

通过对四种不同配合比的混凝土先后进行冻融循环试验(0、50、150次)和加速碳化试验(0、1、2周),研究冻融前后混凝土碳化性能变化情况.结果表明:冻融循环增大了混凝土孔隙率,加速了碳化进程,循环次数越多,加速作用越大;在冻融和高浓度CO2环境下,粉煤灰的掺入增加了混凝土碳化量,并造成较大强度损失,对混凝土结构不利;碳化使混凝土抗压强度略有提高,但不足以弥补冻融造成的强度损失,水灰比越大,强度损失越大.对混凝土结构进行耐久性设计和使用寿命预测时,必须考虑冻融、碳化及其它因素的复合作用.     

冻融环境下混凝土碳化深度预测模型

从寒冷地区混凝土碳化机理出发,分析了冻融循环对混凝土碳化的影响。以Papadakis碳化模型为基础,采用数值分析的方法,模拟冻融环境下混凝土碳化全过程,给出混凝土碳化区pH值的变化规律。在此基础上,建立了混凝土碳化深度预测模型。经验证,模型计算值与工程检测结果吻合较好。模型的提出为科学预测冻融环境下钢筋初始锈蚀时间奠定了基础。     

冻融循环作用下粉煤灰混凝土碳化规律研究

研究不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%、60%)下高性能混凝土经快速冻融试验后的碳化现象;定义冻融循环作用下混凝土碳化判定新准则;采用图像处理技术定量分析不同粉煤灰掺量、不同冻融破坏程度对碳化的影响规律。试验表明:经冻融破坏后混凝土碳化现象和传统碳化现象有所不同,碳化深度测试法已不能表征其新特征,而碳化面积法能较好阐述混凝土冻融破坏后的碳化规律;冻融破坏后的碳化面积与粉煤灰掺量呈二次抛物线关系;碳化面积与冻融破坏程度服呈线性相关;混凝土冻融循环作用下的碳化研究对冻融地区混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

寒冷地区混凝土抗碳化性能的研究

通过对C30和C50混凝土试件进行冻融、碳化、冻融-碳化交替作用试验研究,结果表明,混凝土水胶比越小、强度越高,抗冻融与抗碳化性能越好;在混凝土中掺入适量(10％～20％)粉煤灰可以提高混凝土的抗冻融性能,大掺量粉煤灰(≥30％)对混凝土的抗冻融性能与抗碳化性能都不利;混凝土经冻融与碳化交替作用后,其抗冻融性能有所改善,但对混凝土抗碳化性能极为不利.     

冻融循环作用下混凝土的受拉性能研究

采用不同强度等级的混凝土试件,通过快速冻融试验方法,对经过冻融损伤的混凝土单轴受拉性能和劈拉性能进行了试验研究,分析了冻融次数、混凝土强度等级对混凝土受拉性能的影响,建立了冻融后混凝土受拉峰值应力与劈拉强度的关系.结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的受拉力学性能和变形性能均呈明显的下降趋势;随着混凝土强度等级提高,各性能指标随冻融循环次数的增加,下降趋于缓慢.     

基于NMR的风积沙混凝土冻融孔L隙演变研究

利用风积沙等质量替代河砂来配制风积沙混凝土,并对其进行抗冻性试验,同时借助核磁共振(NMR)技术分析其冻融孔隙演变特征.研究表明:评价风积沙混凝土抗冻性时,相对动弹性模量指标比质量损失率指标更为精准;经冻融循环后,风积沙混凝土的孔隙度和渗透率均增大,其中风积沙替代率为40%的风积沙混凝土束缚水饱和度增大、自由水饱和度减小,其抗冻耐久性最佳;风积沙混凝土的孔隙分布会影响其抗冻性的优劣,冻融循环后若孔径小于10nm的孔隙增多且大于100nm的孔隙减少,则可延缓混凝土冻融损伤,若孔径小于10nm的孔隙减少且大于100nm的孔隙增多,则会加剧混凝土冻融损伤.     

荷载与冻融循环对CFRP高强混凝土界面黏结性能影响

通过双剪试验,研究了冻融循环和持续荷载共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)-高强混凝土界面的黏结性能.结果表明:冻融循环和持载作用均对CFRP-高强混凝土的黏结性能产生了不利影响,冻融循环使其极限荷载和极限黏结滑移显著减小,持载则降低了其黏结刚度;冻融循环和持载的共同作用使界面黏结性能退化进一步加剧,而有效黏结长度增加.此外,界面的破坏形式由树脂与混凝土之间的黏结破坏转变为表层混凝土的剪切破坏,说明冻融循环和持载作用引起的混凝土劣化是导致界面黏结性能降低的主要原因.     

冻融环境下煤矸石混凝土毛细吸水性能

采用ASTM C1585-13测量水硬水泥混凝土吸水率的标准试验方法,研究了煤矸石混凝土(CGC)和普通混凝土(OC)在冻融环境下的毛细吸水性能,分析了冻融循环作用及煤矸石取代率对CGC毛细吸水性能的影响机理,建立了冻融环境下CGC初始毛细吸水率预测模型.结果表明:冻融环境相同时,煤矸石取代率越大,CGC的累积吸水量就越大,初始毛细吸水率也越快,毛细吸水性能越强;冻融环境不同时,冻融循环次数越多,相同煤矸石取代率的CGC累积吸水量越大,初始毛细吸水率越快,毛细吸水性能越强;CGC的毛细吸水能力比OC强;CGC对冻融循环作用响应强烈.通过回归分析建立的冻融环境下CGC初始毛细吸水率预测模型计算精度较高,可用于预测CGC的毛细吸水性能,为CGC的抗冻耐久性研究提供理论依据.     

恶劣环境下机制砂混凝土的强度和耐久性能

在对原材料进行性能测试和混凝土配合比试验的基础上,对C30机制砂混凝土开展了高温和冻融循环试验.对比研究了冻融循环、冻融循环后酸侵蚀和碱侵蚀3种情况下机制砂混凝土强度、相对动弹模量的变化规律;对比研究了高温、高温后酸侵蚀和碱侵蚀3种情况下机制砂混凝土强度、相对动弹模量的变化规律.结果表明:在试验温度和冻融次数范围内,机制砂混凝土在高温和冻融循环后抗压强度、相对动弹模量显著降低,并随温度和冻融循环次数的增加其降低幅度有增大趋势;机制砂混凝土在高温和冻融循环后,耐酸、碱侵蚀性能明显降低,温度越高、经受的冻融循环次数越多,其耐酸、碱侵蚀能力越低,且以耐酸侵蚀能力为最低.     

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

混凝土抗水冻融和抗盐冻融循环作用的相关性

以相对动弹性模量作为冻融损伤的评价指标,对比分析了人工砂混凝土试件在水和质量分数为3.5%的NaCl溶液2种冻融循环下的损伤程度,研究了混凝土抗水冻融与抗盐冻融循环作用之间的相关性,并基于渗透压理论,对其相关性进行了理论阐释.结果表明:抗水冻融和抗盐冻融循环次数之间具有线性相关性,且该线性相关性与混凝土的强度等级及石粉含量无关;进一步结合天然砂混凝土抗水冻融与抗盐冻融试验数据的分析,验证了该定量关系的普适性,即混凝土抗水冻融循环次数约为其抗盐冻融循环次数的2.8倍.     

Determination of the optimum conditions for de-icing salt scaling resistance of concrete by visual examination and surface scaling

One of the main objectives of this work is to determine the most important parameter that affects the scaling resistance of concrete. Another objective is to investigate combined effects of finishing treatment and air-entrainment on the freeze–thaw scaling of horizontal concrete surfaces subjected to de-icing salt exposure. The parameters studied in this work were; water–cement ratio, cement content, curing condition, the air-entraining admixture, and second finishing treatment. The total number of freeze–thaw cycles was 50. In the experiments, both visual examination according to ASTM C 672 and scaling test methods were considered. The parameters studied were optimized using Taguchi Optimisation Method. It has been shown that the use of de-icing salt on concrete surface causes gradual deterioration from the surface into the inner section. There is a significant positive effect of air-entrainment on the freeze–thaw scaling at horizontal concrete surfaces. It can be concluded that the second finishing treatment has a positive effect on first cycles but loses its effect on the proceeding cycles.     

弯拉荷载冻融循环氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化

研究了冻融循环-氯盐侵蚀和弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化行为,分析了氯盐侵蚀和冻融损伤的相互影响,以及弯拉荷载对混凝土抗冻性能的影响.结果表明:冻融循环导致混凝土微裂纹萌生、扩展,使孔隙结构遭到破坏,从而加速了氯盐的侵入;氯盐的侵入会影响混凝土的饱水度和孔隙溶液的迁移,加速冻融循环造成的表面剥落和内部损伤.在弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下,混凝土的破坏形式以表面剥落为主,弯拉荷载会加速劣化,甚至使其脆性断裂.     

Evaluation of prestress losses in prestressed concrete specimens subjected to freeze–thaw cycles

Prestressed concrete structures are considered to be reliable and durable. However, their long-term performance when subjected to frost attack is still unclear. In this work, experiments were carried out to evaluate the prestress losses in post-tensioned prestressed concrete specimens subjected to freeze–thaw cycles (FTCs). Two cases were considered: in one case, a series of specimens were prepared and tested in a freeze–thaw chamber; in the second case, the same series of specimens were tested in an indoor environment (outside the chamber). The difference between the prestress losses of the specimens inside the freeze–thaw chamber and those outside the chamber equalled the prestress losses due to FTCs. When using mathematical models to predict the prestress losses due to the FTCs, it was found that they were relatively small when the concrete was slightly damaged. However, they increased rapidly when the FTCs were repeated. The eccentricity of the prestress wires led to larger prestress losses when subjected to FTCs. Moreover, the same cross section and eccentricity resulted in similar prestress losses due to the FTCs, and the relatively high-strength concrete could withstand more FTCs.