Mechanics behavior of ultra high toughness cementitious composites after freezing and thawing

Mechanical behaviors of UHTCC after freezing and thawing were investigated, and compared with those of steel fiber reinforced concrete (SFRC), air-entrained concrete (AEC) and ordinary concrete (OC). Four point bending tests had been applied after different freezing-thawing cycles (0, 50, 100, 150, 200 and 300 cycles, respectively). The results showed that residual flexural strength of UHTCC after 300 freezing-thawing cycles was 10.62 MPa (70% of no freezing thawing ones), while 1.58 MPa (17% of no freezing thawing ones) for SFRC. Flexural toughness of UHTCC decreased by 17%, while 70% for SFRC comparatively. It has been demonstrated experimentally that UHTCC without any air-entraining agent could resist freezing-thawing and retain its high toughness characteristic in cold environment. Consequently, UHTCC could be put into practice for new-built or retrofit of infrastructures in cold regions.     

基于非均匀锈蚀的带肋钢筋黏结性能

根据钢筋的非均匀锈蚀特征,研究锈蚀带肋钢筋与混凝土间的黏结性能.基于未锈蚀带肋钢筋黏结强度的微观受力模型与均匀锈蚀带肋钢筋黏结性能模型,考虑钢筋的实际锈蚀为非均匀锈蚀,利用弹性力学方法建立带肋钢筋黏结强度的预测模型,推导出锈蚀带肋钢筋与混凝土间的极限黏结强度.分析无横向约束的锈蚀钢筋极限黏结强度,对混凝土开裂时刻钢筋的临界锈蚀深度进行预测.试验结果与理论预测结果吻合良好,采用该模型可以较准确地反映钢筋实际锈蚀后黏结强度的变化情况.     

冻融下预湿方式对塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结性能的影响

通过常压预湿和加压预湿两种方式对烧结页岩陶粒轻骨料进行处理,探究不同冻融循环次数下,塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋的粘结性能,着重分析了两种预湿方式下试件力学性能、粘结强度、荷载滑移曲线、粘结韧性的变化规律。试验结果表明：加压预湿试件的力学性能、极限粘结强度低于常压预湿试件,且加压预湿试件的破坏形态均为劈裂破坏;加压预湿试件的极限粘结韧性A_u随冻融循环次数增加而减小,残余粘结韧性A₈₀、A₆₀下降较为平缓,但常压预湿试件粘结韧性均高于加压预湿试件。建立了冻融环境下塑钢纤维轻骨料混凝土剩余粘结强度与抗压强度之间退化模型和粘结韧性退化模型,模型计算值与试验值吻合较好。     

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.     

模拟地震对新浇注混凝土钢筋握裹强度的影响

试验采用中国核动力院的6 m×6 m高性能地震模拟试验台和EI centro地震时程曲线,研究了C30和C50新浇混凝土遭受7度或8度模拟地震后钢筋握裹强度,震动时新浇混凝土的龄期分别为12 h、24 h、48 h、72 h和7d.试验结果表明与未遭受震动的混凝土相比,7度或8度震动对新浇混凝土在龄期28 d时的钢筋握裹强度的影响很小.     

Tensile strength characteristics of GFRP bars in concrete beams with work cracks under sustained loading and severe environments

To investigate the effect of different environmental conditions of GFRP bars in concrete beams with work cracks subjected to sustained loads, the beams were exposed in indoor, freeze/thaw cycles and immersed in alkaline solution at elevated temperature. The bars were carefully extracted from the beams and tested in order to evaluate residual tensile properties. The results show that the tensile strength decreased significantly in the highly aggressive conditions but not in the natural conditions. The effect of GFRP bars casting in concrete beams demonstrated approximately 2.5% decrease of tensile strength caused by pore water environment in concrete beams on basis of those of the original bars. The effect of sustained loading plus work cracks demonstrated about 10.5% tensile strength decrease on basis of those of the bars only casted in concrete beams. The effect of environments under sustained loading plus work cracks demonstrated about 17% tensile strength decrease caused by a saturated solution of Ca(OH)₂ and 60±2 °C tap water (pH=12–13) and about 8% tensile strength decrease caused by freezing and thawing cycle (F/T), both on basis of those of the bars of the indoor beams only under sustained loading plus work cracks. The results demonstrate the effects of the tensile strengths under different environmental conditions of GFRP bars in concrete beams with work cracks subjected to sustained loads.     

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量,设计21个试件进行推出试验,分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明：经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增大试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。     

GFRP筋加强混凝土的粘结性能研究

采用拔出试验研究分析了玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋和呋喃混凝土、普通水泥混凝土之间的粘结性能，比较了对GFRP筋表面进行不同方法处理后的拔出强度，并对GFRP筋加强呋喃混凝土梁进行了弯曲试验分析，结果表明当对GFRP筋表面进行缠绕纤维等处理后它与混凝土之间的粘结强度将得到较大提高，相对于普通混凝土来说GFRP筋与呋喃树脂混凝土之间具有更好的粘结性能，并且在粱中使用GFRP筋代替普通钢筋可以使梁承受更高的破坏荷栽和更好的防腐性能。     

富含砖粒再生混凝土与钢筋黏结滑移性能研究

为研究富含砖粒再生混凝土与钢筋间的黏结滑移性能,通过对48个富含砖粒立方体试件进行拔出试验,研究了再生混凝土立方体抗压强度、钢筋类别、钢筋直径等因素对黏结滑移性能的影响规律。结果表明:再生混凝土的强度值越大,单位滑移值对应的载荷值越大,荷载-滑移曲线越陡峭;当混凝土强度和钢筋直径都相同时,变形钢筋(HRB400级钢筋)的黏结应力约为光圆钢筋(HPB300级)的1.55～1.75倍。通过超声检测损伤,提出了考虑损伤参数的再生混凝土与钢筋间的黏结滑移损伤本构模型。     

锈蚀钢筋与高强再生混凝土的黏结性能试验

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的黏结破坏形态和每个设计参数对锈蚀钢筋与高强再生混凝土间黏结性能的影响进行分析.结果表明:锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结破坏形式有3种,即钢筋拔断、钢筋拔出和混凝土劈裂;高强再生混凝土与锈蚀后螺纹钢筋间的黏结强度要明显高于锈蚀后光圆钢筋;锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结强度,随着再生粗骨料取代率的增加整体呈减小趋势,随着钢筋直径的增大而减小,随着锚固长度的增大而减小,随着钢筋锈蚀率的增大而减小,但当钢筋锈蚀率达到某一界限后这种减小便不明显.     

SRC梁受力性能的试验研究——刚度、裂缝和受弯极限承载力

通过对12个SRC受弯梁的试验,对SRC梁的刚度、裂缝宽度和受弯极限承载力进行研究和理论分析。研究表明SRC梁的变形性能较RC梁优越,这是因为SRC梁中型钢对混凝土的变形存在有效的约束作用,型钢屈服后,这种约束作用减弱,变形急剧增加。考虑了型钢对混凝土的约束作用,以试验分析为基础,建立了SRC梁的刚度公式以及建议了计算SRC梁裂缝宽度所取用的型钢、钢筋和混凝土应力分布以及钢筋和型钢与混凝土粘结应力分布的简化图形。在此基础上导出了简单、实用的裂缝宽度计算公式。     

冻融循环作用下混凝土的剪切强度试验研究

采用Z形试件剪切试验方法,对混凝土试件在冻融循环作用下的剪切强度进行了试验研究,并对混凝土冻融损伤的机理进行了初步分析.结果表明,在冻融循环作用下,混凝土的相对剪切强度随冻融循环次数的增加而降低,原因在于冻融循环引起水泥石本身和水泥石与骨料之间产生损伤,降低了混凝土的强度.     

冻融循环作用下砂质黄土强度劣化特性及影响因素研究

为揭示砂质黄土在冻融循环作用下的强度特性，以榆林子洲某地砂黄土为研究对象，对其进行不同初始条件的冻融循环试验，并测定土体冻融后的三轴剪切强度。结果表明：砂黄土冻融后表面出现明显的结构破坏现象；土体粘聚力随着冻融循环次数增加先减小然后有所回升，土体冻融后的粘聚力随初始含水率的增加而减小，冻结温度对不同含水率土体粘聚力的影响不同；土体内摩擦角在冻融循环作用下有所减小，总体下降量不大；土体强度下降主要受粘聚力劣化影响；高含水率极端低温冻结及低含水率较高温冻结均加速了冻融循环作用对土体强度的破坏。     

冻融环境作用下RC剪力墙抗震性能试验

为了解冻融环境作用下RC剪力墙的抗震性能,采用人工气候实验室对6片剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环模拟试验,而后对其进行拟静力加载试验,得到了不同混凝土强度等级和不同冻融循环次数下冻融试件的滞回曲线,绘制出各个试件的骨架曲线,分析了混凝土强度和冻融循环次数对冻融试件强度、刚度、延性、耗能能力等抗震性能指标的影响.结果表明:相同混凝土强度的RC剪力墙随冻融循环次数的增加,承载力、位移延性系数和塑性转角显著降低,强度衰减和刚度退化幅度增大,累积耗能不断减小,抗震性能降低;经相同次数冻融循环的RC剪力墙随混凝土强度等级的提高,承载力和累积耗能增加,强度衰减和刚度退化幅度降低,而延性则先增加后减小,说明提高混凝土强度等级可改善冻融后RC剪力墙的抗震性能.     

Freeze-thaw bond properties of new-old concrete

Using composite cubic specimens of new-old concrete,the bond splitting tensile strength and failure mechanism for the interface of new-old concrete in saturating state were explored when exposed to freeze-thaw cycling. Specimens were experienced for 0,25,50,75,100 and 125 freezing cycles. The roughness and adhesion agent including cement paste,cement mortar and cement paste with 10 percent of UEA expanding agent were also investigated. The test results indicate that the bond splitting tensile strength decreases with increased numbers of freezing-and-thawing cycles. The roughness and adhesion agent have different effects on the bond strength.     

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明：往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。     

混杂纤维轻骨料混凝土的力学和抗冻性能研究

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对轻骨料混凝土性能的影响,共设计了16组轻骨料混凝土试件,其中有9组混杂纤维轻骨料混凝土,3组钢纤维轻骨料混凝土,3组聚丙烯纤维轻骨料混凝土和1组普通轻骨料混凝土试件。试验结果表明:当钢纤维体积率为1.0%,聚丙烯纤维体积率为0.05%时,混凝土的抗压强度最大为39.16 MPa,提高了17.92%;当钢纤维体积率为1.5%时,抗拉强度最大为4.77 MPa,提高了63.36%。50次冻融循环试验后混凝土的强度损失率最低的是Ssp3组,即钢纤维体积率为1.0%,聚丙烯纤维体积率为0.15%时,强度损失率最低为1.79%,降低了68.92%。     

超细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究

通过对48个超细晶粒钢筋粘结锚固试件的拉拔试验,对超细晶粒钢筋的粘结锚固性能进行了全面研究.在试验的基础上对超细晶粒钢筋的粘结强度进行了分析计算,并给出了粘结锚固长度的取值建议.研究结果表明,虽然超细晶粒钢筋属推广的新型工程材料,轧制工艺与传统钢筋不同,但超细晶粒钢筋的粘结锚固性能与普通热轧带肋钢筋(月牙纹)基本相同,其设计锚固长度la仍可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定的公式计算;另外考虑到近年来高强混凝土的应用日益增多,且当混凝土强度等级为C40~C80时,现行规范的设计锚固长度计算公式仍能较好适用于超细晶粒钢筋,建议锚固长度计算公式中混凝土强度等级的上限可提高到C60.     

抗震框架中间层中节点梁筋粘结退化试验研究

根据已经完成的21个接近足尺的钢筋混凝土框架中间层中节点平面梁柱组合体的低周交变加载试验,较全面测试和分析了在轴压比、剪压比、钢筋强度和混凝土强度以及贯穿节点梁筋相对长度的影响下贯穿节点段梁筋的粘结退化规律,通过非线性拟合得到试验加载制度下贯穿中间层中节点梁筋和混凝土之间粘结应力τ在不同加载阶段的计算公式,提出了受轴压比、剪压比、钢筋强度和混凝土强度等参数影响的贯穿节点梁筋相对长度hc/d的建议公式。     

预制拼装混凝土桥梁连接钢筋粘结锚固性能

为分析预制拼装混凝土桥梁连接钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能,以钢筋直径、混凝土强度、锚固长度为试验参数,制作了22个钢筋混凝土拉拔试件进行试验研究,并建立相应的钢筋混凝土粘结界面有限元模型,分析各参数对试件承载力与粘结强度的影响.基于试验数据和有限元结果,拟合并推导了预制拼装混凝土桥梁连接钢筋的粘结强度计算公式,对比分...