冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响

基于混凝土相对表面弹性模量和相对动弹性模量损伤退化曲线的测定,研究了冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响.结果表明:冻融循环使得混凝土在酸雨腐蚀初期的性能上升阶段缩短,提前进入损伤下降阶段,同时使得酸雨对混凝土的损伤速率增大,且随着冻融循环次数和酸雨酸度的增大而不断增大.微观测试分析表明冻融循环加快酸雨对混凝土的损伤进程主要是源于冻融循环引发的冻胀应力可加快混凝土表面腐蚀产物的脱落以及内部新裂缝的产生,并促使已有微裂缝扩展以至贯通,从而为酸雨侵蚀介质的进一步侵入提供快速通道.     

冻融循环条件下路面粉煤灰混凝土损伤检测研究

针对现有损伤检测方法存在的检测精度低的问题,在充分考虑冻融循环作用的前提下,实现对路面粉煤灰混凝土损伤检测方法的优化设计。根据冻融循环原理,模拟粉煤灰掺量混凝土的损伤过程;在混凝土可能发生损伤的位置上,利用超声脉冲波测定混凝土的声学数据;从弹性模量、剪切模量和断裂能三个方面,计算混凝土的力学强度衰减损伤量,根据超声声学数据度量混凝土的表征结果损伤量;通过定位损伤故障位置,得出路面粉煤灰混凝土的损伤检测结果。结果表明：损伤检测方法在力学损伤和表征结构损伤两个方面的检测误差均低于预设值,检测精度满足设计与应用要求。     

硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究

对水胶比为0.45的引气混凝土分别在质量分数为1％ Na,SO4、5％ Na2 SO4、5％ MgSO4溶液及水中进行快速冻融试验,采用超声平测法测量混凝土损伤层厚度,分析了不同溶液中混凝土的损伤层、未损伤层超声波速及损伤层厚度随冻融循环次数的变化规律.结果表明:混凝土损伤层厚度能够反映硫酸盐-冻融共同作用下混凝土损伤程度;不同溶液与冻融共同作用下混凝土损伤程度有所不同,原因在于硫酸盐溶液对混凝土冻融破坏既存在抑制作用,又存在促进作用;随着硫酸钠溶液浓度的升高,硫酸钠溶液对混凝土的冻融破坏由促进作用逐渐转变为抑制作用,由于硫酸镁具有镁盐和硫酸盐的双重腐蚀,对混凝土的冻融破坏促进作用最大.     

超低温冻融循环对砂浆性能的影响(英文)

水泥基材料超低温下的性能与其常温及低温下有很大差异。测量了不同砂浆的抗压抗折强度、相对动弹模量、相对质量损失率和含水率,研究了水融过程中吸水量、水灰比和最初含水率对砂浆抗超低温(-110℃)冻融性能的影响。结果表明:砂浆试样超低温冻融破坏比普通冻融破坏更加严重、迅速,且砂浆试样的抗折强度对超低温冻融更加敏感。试样在超低温冻融过程中逐渐从外界吸水,经过21次超低温冻融循环后,其吸水量甚至大于在真空饱水机中的吸水量。     

冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土的损伤模型

越来越多的研究学者使用残余应变表征由冻融引起的混凝土损伤。本文通过快冻法测试了冻融单因素以及冻融与3.5wt%NaCl溶液侵蚀双因素耦合(盐冻)作用下混凝土的残余应变,并结合残余应变的增长是连续的且符合阻滞模型这一特点,建立了同时符合冻融和盐冻作用的混凝土损伤模型。结果显示,混凝土的残余应变变化规律符合冻融损伤机理,它可以用来表征混凝土的冻融损伤程度;冻融损伤模型对各混凝土损伤程度变量曲线的拟合相关系数均在0.95以上,说明该模型能够较好地反映冻融或盐冻过程中混凝土的损伤程度;该模型结合更加全面系统的试验研究工作可以预测特定环境下服役混凝土的寿命,为有抗冻要求的服役混凝土耐久性设计研究提供了新思路。     

冻融循环下混凝土中氯离子传输研究进展

钢筋混凝土结构遭受氯盐侵蚀和冻融循环的共同作用时,其耐久性能会迅速降低。本文针对冻融循环下混凝土中氯离子传输过程,从混凝土物理性能、氯离子传输性能和保护措施3个方面总结相关研究成果。冻融循环过程中混凝土损伤分为两个阶段,两阶段损伤理论可以较好描述冻融损伤初始和扩散阶段。结合实验可量化氯盐侵蚀和冻融循环双重作用下混凝土的损伤程度,冻融损伤和氯离子扩散系数之间的关系能够有效描述冻融循环对氯离子传输的加速效应,以此为基础可探究各影响因素对冻融循环下混凝土中氯离子传输性能的影响。但是目前的研究结果、规律多为实验室条件下获得,对于定量评估实际混凝土结构的寿命仍有局限性。最后介绍了3种常见的防护方法,分别是表面处理、电化学修复/防护技术以及添加掺合料,并对未来该领域的发展方向从实验、理论和模型三方面进行展望。     

冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土劣化机理试验研究

基于多尺度研究了浓度为10％和15％硫酸盐溶液与冻融循环耦合作用下混凝土的劣化机理.从混凝土质量,抗压强度,相对动弹性模量时变规律等宏观力学指标探究了混凝土损伤劣化机制;运用CT技术和扫描电镜(SEM)技术从细微观角度研究了冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的侵蚀劣化规律.研究结果表明:宏观上混凝土试样的质量损失总体呈现初期增加随后小幅下降后期快速增加的趋势、单轴抗压强度先增大后减小的变化规律;在高浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率呈现出先快后慢的变化规律,在低浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率开始比较缓慢随着冻融次数增加慢慢趋近于高浓度溶液中试样.细观上通过CT技术发现试样的孔隙率随着冻融次数的增加呈现先减小后增大的趋势,内部微裂纹逐步扩展直至贯通.微观上运用扫描电镜(SEM)观察到试样裂缝和孔洞内壁处生成了钙矾石和石膏,并由于其膨胀力使得混凝土结构酥松.硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合作用下混凝土劣化过程有两个阶段:在前期硫酸盐能降低冻融循环对混凝土的劣化,在后期硫酸盐侵蚀产物膨胀力、结晶盐产生的结晶压力和冻融产生的冻胀力共同作用使混凝土加速劣化.     

受疲劳荷载作用后的预应力混凝土构件冻融循环试验与损伤模型

对8根预应力混凝土梁进行受不同疲劳荷载后的冻融循环试验,研究疲劳荷载作用后预应力混凝土结构的冻融损伤特性。试验结果表明:荷载循环对预应力混凝土冻融损伤的发展有明显影响。运用损伤理论,对混凝土冻融损伤的疲劳效应问题进行了分析,并结合Aas-Jakobsen的混凝土材料疲劳寿命公式,引入疲劳效应影响因子(f(m)),建立了基于相对动弹模量的冻融损伤演化模型。结果表明:该损伤模型具有较高的精度,与试验结果吻合较好,适合工程应用。     

混凝土疲劳机理研究进展

混凝土材料在循环荷载作用下的损伤和破坏,即在应力和应变的反复作用下所发生的性能变化称为混凝土疲劳.本文就混凝土疲劳损伤研究、疲劳断裂研究、疲劳概率分析、疲劳预测模型分析、疲劳数值模拟、疲劳分析软件概况以及疲劳荷载谱处理等方面,分析探究了混凝土疲劳机理研究取得的进展及其发展趋势.     

改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下损伤研究

使用15％(质量分数)NaOH溶液对橡胶颗粒浸泡改性处理,研究普通混凝土、未改性橡胶混凝土和改性橡胶混凝土力学性能变化,采用模拟风沙环境侵蚀实验系统对复合盐冻融循环后的混凝土试件进行冲蚀试验,探究改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下的损伤机理.结果表明:15％(质量分数)NaOH溶液改性橡胶混凝土较未改性橡胶混凝土强度提高,弹性模量进一步降低,韧性有所提高;改性橡胶混凝土在抗风沙冲蚀性能方面仍表现出脆性材料特性;80目(0.18 mm)橡胶混凝土抗复合盐冻融循环性能最优,10目(2.00 mm)橡胶混凝土抗风沙冲蚀性能最佳,NaOH溶液对不同粒径橡胶混凝土不同性能的改性作用也不同;改性橡胶混凝土对抗复合盐冻融循环性能和抗冲蚀性能均有一定的改善作用,通过微观形貌分析其主要原因为改性橡胶颗粒与混凝土基体粘结作用更强,弹性变形更大.     

氯盐冻融耦合作用下再生混凝土损伤劣化规律

为了研究严寒盐渍环境中再生混凝土的损伤劣化规律,制备了再生粗骨料质量替代率为0％、50％、100％的再生混凝土进行氯盐冻融耦合作用下的试验研究,从外观形貌、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度等方面探讨混凝土损伤劣化规律.结果表明,氯盐冻融对再生骨料混凝土的破坏随再生骨料替代率的增加而增大.与冻融循环0次相比,冻融循环...     

冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)₂,产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。     

混凝土的劣化及微观机理

分析了混凝土劣化的原因,对钢筋锈蚀、冻融循环、碱骨料反应、酸碱侵蚀等造成混凝土劣化的主要方面进行了微观机理分析,为减轻混凝土劣化的影响和开展后期检测、修复提供了理论依据。     

冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土变形和损伤分析

为研究冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土基体的变形和损伤,分别测量了快速冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土基体的变形和干冻条件下基体的变形,研究了饱盐试件和干燥试件的变形与损伤演化行为。结果表明：饱盐混凝土在冻融循环与氯盐侵蚀作用下将产生不可逆的残余应变,基体的劣化是一个累积损伤的破坏过程,基体变形呈非线性且应变–温度曲线有回滞现象;残余应变来自于混凝土内部裂纹的萌生和扩展,它随着水灰比和冻融循环次数的增加而增大,可以用来作为饱盐基体损伤的量度;干燥试件在干冻条件下呈现线性收缩变形,基体的损伤程度很小,基体损伤度可利用应变–温度曲线得到的热膨胀系数进行描述。     

不同温度条件下硫酸钠对混凝土劣化性能影响研究

基于室内浸泡试验,采用正交试验方法,通过分析单轴立方体抗压强度、弹性模量及抗腐蚀系数K三个指标,研究了不同温度(35℃、20℃、-15℃)条件下Na2SO4侵蚀对混凝土劣化性能的影响.研究结果表明:温度不同,Na2SO4侵蚀对混凝土劣化程度的影响不同,混凝土试块单轴立方体抗压强度、弹性模量及抗腐蚀系数K随着恒定浸泡温度的降低而降低;SEM结果显示,温度和浸泡时间影响了钙矾石晶体的产生及生成数量.钙矾石晶体生长过程中造成的结晶压力和微细针状晶体吸水膨胀在水泥石中产生的内应力,使得混凝土结构内部出现微裂缝,从而导致混凝土强度降低.     

电场与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的劣化及其机理

通过试验模拟电场与硫酸盐的共存环境,测试了不同配比的混凝土在这两种因素共同作用后的外观、抗压强度等宏观性能变化,并借助能谱分析、扫描电子显微镜和X射线衍射等方法,探讨了混凝土的劣化机理。结果表明:在电场作用下,混凝土孔溶液中的Ca2+发生定向迁移从而导致Ca2+浓度降低;Ca(OH)2分解溶出Ca2+来维持其平衡;此外,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的Ca/Si比下降,表明C-S-H凝胶也分解析出Ca2+,这对强度产生不利影响。同时,大量SO42–因电场作用从阴极溶液进入混凝土内部,并与水泥水化产物反应生成更多钙矾石和石膏晶体,导致强度进一步降低。低水胶比或掺粉煤灰混凝土的耐蚀性有所提高,但其劣化仍较为明显。因此,当混凝土受到电场和硫酸盐侵蚀共同作用时,应针对性地提出更为合理的混凝土耐久性设计及防范措施。     

冻融循环温度对陶粒混凝土动态抗压性能的影响

为了研究冻融循环温度对陶粒混凝土动态抗压性能的影响,对四种陶粒体积含量(0％、15％、30％、45％)的混凝土试样采取10～-10℃、10～-20℃的冻融循环,利用卧式SHPB束杆装置对不同冻融循环周次的试样进行压缩试验.试验表明:当冻融循环温度下限降低时,相同冻融循环周次的试样最大抗压强度降低;降低冻融循环温度与增加冻融循环周次对试样造成的强度弱化效应相当,给出了冻融循环温度对陶粒混凝土动态抗压性能影响的规律;拟合出了陶粒混凝土相对动态最大应力的经验公式.     

考虑冻融和应力影响的混凝土构件碳化试验研究

为分析冻融循环和应力水平对混凝土结构碳化深度的影响,设计并实施了不同应力钢筋混凝土试件纯碳化试验和冻融-碳化交替试验.以Papadakis的经典碳化理论模型为基础,结合冻融和应力对混凝土CO2扩散性能的影响,以混凝土中可碳化物质在碳化过程中各物质质量平衡为条件建立微分方程,使用COMSOL Multiphysics建立考虑冻融和弯压应力的钢筋混凝土试件碳化深度模型,比较数值模拟结果与试验结果.结果 表明,压应力和冻融分别会提高和降低混凝土的抗碳化能力;当混凝土受力状态由受压变为受拉时,应力-冻融耦合对混凝土的碳化由抑制转换为促进作用,确定不同冻融条件及混凝土类型下的冻融临界应力,有助于对冻融环境下混凝土碳化进行有效防护;基于COMSOL Multiphysics的有限元分析结果和实测结果吻合较好,可为冻融和应力下混凝土构件碳化深度预测分析提供依据.