复合纤维对严寒地区混凝土抗冻性能的影响研究

为了研究严寒地区混凝土的抗冻性能,制备了5种不同聚丙烯纤维和钢纤维掺加的混凝土试件,测试了混凝土试件的抗压强度、抗折强度、质量损失率和动弹性模量,分析了不同冻融循环次数影响混凝土力学强度的变化规律.结果表明:复掺聚丙烯纤维和钢纤维能够在单掺一种纤维的基础上再进一步提高混凝土的抗压强度以及抗折强度;复合纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、质量以及动弹性模量损失随着冻融循环次数的增大而增大;相同冻融次数下,复掺聚丙烯纤维1.0 kg·m-3和钢纤维40 kg·m-3条件下混凝土的抗冻性能最佳.     

冻融条件下再生自密实混凝土力学性能试验研究

通过对冻融环境下的再生自密实混凝土进行抗压、劈拉以及动弹性模量试验,以期得到在不同冻融循环次数作用下再生自密实混凝土抗压以及劈拉强度的变化规律.通过试验得到以下结论:再生自密实混凝土的抗冻性能明显低于普通混凝土;再生自密实混凝土的力学强度随冻融循环次数的增加产生大幅的降低;结合微观结构试验,分析冻融环境下再生自密实混凝土与普通混凝土的动弹性模量损失率的发展趋势;根据混凝土的试验结果建立了准确度较高的再生自密实混凝土冻融损伤计算公式.     

纤维掺加方式对混凝土抗冻性能的影响

为研究不同纤维掺加方式下混凝土冻融损伤的相关性能,选取钢-聚丙烯纤维混凝土进行快速冻融循环试验.试验结果表明:混凝土抗冻性能随纤维掺加方式不同而有差异,纤维混凝土损伤随冻融循环次数的增加逐渐积累,动弹性模量、抗压强度、抗折强度也不断下降,层布式混杂纤维成型混凝土抗冻损伤劣化性能更优.结合评价指标分析了纤维混凝土的劣化过程,通过SEM分析了其微观结构;对比分析,层布式混杂纤维混凝土的抗冻性较整体式混杂纤维混凝土好.     

冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型研究

为研究冻融循环作用下沙漠砂纤维混凝土的损伤模型,对沙漠砂纤维混凝土进行0次、25次、50次、75次、100次、125次及150次的快速冻融试验,分析不同冻融循环次数后沙漠砂纤维混凝土相对动弹性模量、抗压强度及劈裂抗拉强度的衰减规律。结合试验数据,基于指数函数和二次函数建立沙漠砂纤维混凝土的冻融损伤劣化模型。结果表明:与沙漠砂混凝土相比,掺入聚丙烯纤维的沙漠砂混凝土的抗冻融能力有效提高;相对动弹性模量随冻融循环次数的增加而下降;与未冻融相比,150次冻融循环后,沙漠砂纤维混凝土的抗压强度降低了49.5%,劈裂抗拉强度降低了70.13%;建立了两种冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型,其计算值与试验值吻合较好,可为沙漠砂纤维混凝土在严寒地区的应用提供理论参考。     

引气混凝土在冻融环境下耐久性试验研究

制备相同水灰比的普通混凝土试件和引气混凝土试件,通过冻融循环试验、毛细吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究不同冻融损伤下两种混凝土试件耐久性能,再通过数据对比得出引气剂掺入对混凝土耐久性的提高。试验结果表明:引气混凝土可以有效提高混凝土抗冻性能。当冻融循环次数为0时,引气剂的掺入降低了混凝土的抗渗透性,总毛细吸水量和毛细吸收系数均较普通混凝土提高;但是随着冻融循环次数的增加,普通混凝土抗渗透性能劣化严重,而引气混凝土抗渗透性能变化幅度较小。     

持续荷载与冻融循环耦合作用下纤维混凝土损伤性能研究

为了研究纤维混凝土在持续荷载与冻融循环耦合作用下的损伤性能,开展了不同压应力水平(0、0.3、0.5)作用下的纤维混凝土冻融循环试验,研究了不同应力水平作用下试件质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失等参数随冻融循环次数的变化规律。结合损伤力学,以超声波波速为损伤变量,分析了冻融损伤与荷载耦合作用的变化关系,并基于Weibull分布建立了冻融损伤预测模型,推导出冻融损伤与抗压强度的演化方程。结果表明,随着冻融循环次数的增加,冻融损伤程度表现出加剧上升的现象,应力水平为0.3的耦合作用能减小纤维混凝土的冻融损伤,应力水平为0.5的耦合作用会进一步加剧纤维混凝土的冻融损伤。建立的损伤预测模型具备较高的可行性,能够较精准预测不同冻融循环次数后的损伤,推导的演化方程相关性较好,能灵活实现损伤与强度之间的转化。     

青藏高原地区纤维混凝土抗冻耐久性试验与损伤模型研究

为研究青藏高原环境条件下不同纤维混凝土的抗冻耐久性及冻融损伤演化规律，本研究依托西藏那曲地区某混凝土道路工程，对普通纤维混凝土(NC)、冲磨纤维混凝土(CM)以及膨胀纤维混凝土(PZ)进行了冻融循环试验和相关力学测试，在试验研究的基础上，提出了适用于高原低气压环境下的冻融损伤模型。研究结果表明，从冻融循环试验结果来看，冲磨纤维混凝土(CM)抗冻耐久性最佳，三种纤维混凝土抗冻耐久性排序为CM>NC>PZ。针对本文建立的冻融损伤模型和基于该模型的抗折强度预测方程，采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证，冻融后的抗折强度试验值与预测值变化趋势相近且基本吻合。因此，本文建立的青藏高原抗折强度冻融损伤模型是合理且可行的。     

基于冻融损伤的玄武岩纤维沥青混合料性能试验研究

以玄武岩纤维沥青混合料为研究对象进行冻融损伤性能试验,冻融循环的次数为1次～10次,采用稳定度、单轴压缩强度、开裂荷载和疲劳寿命为技术指标探究玄武岩纤维沥青混合料冻融循环下性能衰变规律,并与普通沥青混合料冻融损伤试验结果进行对比。研究表明,玄武岩纤维沥青混合料在多次冻融循环损伤后性能远高于普通沥青混合料,且性能下降速率也较普通沥青混合料缓慢。玄武岩纤维沥青混合料具有较好的抗低温开裂和抗疲劳性能,适用于严寒地区复杂环境的道路建设工程,具有较好的推广应用前景。     

冻融环境下对粉煤灰混凝土断裂能的试验研究

对水灰比为0.5的普通混凝土和掺加粉煤灰混凝土,通过冻融循环试验、楔形劈裂试验,以及Consoft软件逆向分析和拟合,研究了冻融循环损伤对混凝土断裂能及其应变软化的影响。结果表明,100次冻融循环后,水灰比为0.5的普通混凝土相对动弹性模量下降了65%,而掺加粉煤灰混凝土损失90%;冻融循环后,混凝土断裂能显著下降,最大承载力也随之降低,水灰比为0.5的普通混凝土100次冻融循环后承载力和断裂能分别损失56%、71%,而掺粉煤灰混凝土分别损失43%和70%,;300次冻融循环后,普通混凝土试块直接发生断裂,无法进行楔形劈裂试验;在冻融循环次数为0时,掺粉煤灰混凝土的断裂能要高出普通混凝土的43%;掺粉煤灰的混凝土尽管断裂能也随冻融次数的增大而降低,但粉煤灰后期强度增长较快,从应变软化性能来看,其抗拉强度较普通混凝土要高些,呈现较好的韧性。     

引气纤维混凝土微观结构及抗冻性能的试验研究

采用SEM和BET试验,研究分析了聚丙烯纤维混凝土和纤维素纤维混凝土的微观结构特征.开展了混凝土冻融循环试验,研究分析了两种纤维混凝土的抗冻耐久性能退化规律,并探讨了纤维改善混凝土抗冻性能的机理.研究表明,纤维与水泥石的界面区是硬化混凝土微观结构中的薄弱环节.随着混凝土龄期的增长,纤维与水泥石的界面区逐渐致密,硬化水泥浆体的孔隙不断减少,龄期84 d时,两种纤维混凝土的总孔体积均小于普通混凝土.纤维减小了混凝土内部的静水压和渗透压,抑制了混凝土的冻融损伤,减小了混凝土冻融循环后的质量损失以及动弹模量损失.     

不同纤维混凝土耐久性研究

本文通过不同种类纤维混凝土:钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维Ⅰ混凝土、聚丙烯纤维Ⅱ混凝土抗冻和抗碳化耐久性试验研究纤维种类对混凝土抵抗冻融循环;碳化性能影响。试验结果表明,纤维可有效提高混凝土抗冻和抗碳化性能,其中钢纤维增强抗冻性能效果最明显;聚丙烯纤维增强抗碳化性能效果最明显。     

荷载-冻融耦合作用下充填层自密实混凝土的耐久性及损伤模型

为掌握处于冻融服役环境条件下充填层自密实混凝土(SCC)的耐久性,设计了轴压荷载-冻融耦合作用模拟试验,对比研究了SCC在冻融循环作用、荷载-冻融循环耦合作用下的质量、峰值应力、峰值应变等参数随冻融循环次数的变化规律;结合统计损伤理论,建立了相应的损伤本构模型,讨论了损伤变量与冻融循环作用次数的变化关系。结果表明:相较于单一冻融作用,1/3应力水平的轴压荷载与冻融循环耦合作用下的充填层自密实混凝土劣化速率更大,此时难以抵抗300次冻融循环作用,掺适量聚丙烯纤维或橡胶粉可较好改善其在荷载-冻融循环耦合作用下的耐久性。所建立的损伤本构模型可较好地描述荷载-冻融耦合作用后混凝土应力-应变关系,其损伤变量与冻融次数具有良好相关性。     

改性橡胶混凝土的力学性能和抗冻融性能研究

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明：橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中,复掺聚丙烯纤维和粉煤灰橡胶混凝土的相对动弹性模量降幅小于素橡胶混凝土,抗冻融损伤能力提高;在本试验聚丙烯纤维和粉煤灰掺量范围内,聚丙烯纤维掺量为10 kg·m^-3、粉煤灰掺量(以替代水泥的质量百分比计)为14%～16%时,橡胶混凝土的综合性能最优。     

建筑增强用聚丙烯腈纤维的抗冻融性研究

在模拟混凝土配置时的冻融交替环境下,将建筑增强用聚丙烯腈(PAN)纤维置于(-20±2)℃的冷冻箱中冷冻12 h,随后取出在(25±2)℃的室温环境中融化12 h,对纤维进行90次冻融循环,研究冻融循环处理前后纤维结构和性能的变化,以强度损失率表征其抗冻融性,并与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)增强纤维和聚丙烯(PP)增...     

冻融循环下纤维再生混凝土与BFRP筋粘结强度试验研究

为了研究纤维再生混凝土和BFRP筋间的粘结强度,本文通过54个试件中心拉拔试验,研究单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂玄武岩-聚丙烯纤维和冻融循环对再生混凝土与BFRP筋粘结强度的影响.结果表明:单掺玄武岩或是聚丙烯纤维都会不同程度地降低粘结强度,但降低效果不显著;掺入混杂纤维时,若体积掺量小于某一临界值,可以提高粘结强度,但掺量过多时,粘结强度降低;在冻融循环条件下由于冻融次数增加,混凝土会发生二次水化作用,导致极限粘结强度得到提高.     

聚丙烯纤维和膨胀剂对高强轻质混凝土收缩和抗开裂性能的影响

试验配制了等强的普通混凝土和高强轻质混凝土,为改善高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能,向其中分别单掺、双掺了膨胀剂和聚乙烯纤维.通过自由收缩试验和约束收缩试验研究了聚丙烯纤维和膨胀剂对高强轻质混凝土收缩和抗开裂性能的影响.试验结果表明,聚丙烯纤维和膨胀剂均可以改善高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能;按照本试验的掺量进行双掺,制成的高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能均优于普通混凝土.     

不同介域环境下轻质发泡混凝土冻融损伤性能研究

为研究不同冻融环境下轻质发泡混凝土的抗冻性能,将该轻质发泡混凝土分别在空气、水溶液、NaCl溶液三种不同介域环境下进行冻融循环试验,分析三种不同介域环境条件下这种轻质发泡混凝土冻融循环后的质量损失和抗压强度损失.研究表明:该种轻质发泡混凝土在空气冻融循环后,质量减小,抗压强度减小;在水溶液和NaCl溶液冻融循环后,质量增大,抗压强度减小.对三种不同介域环境条件下轻质发泡混凝土冻融循环后的表观和微观进行观察,并运用XRD进行分析.观察分析表明:轻质发泡混凝土在空气冻融循环和水溶液冻融循环后,没有明显生成物析出;在NaCl溶液冻融循环后有Na2 SO4晶体析出,这种"晶体"为物理反应所产生.以上研究为今后轻质发泡混凝土在冻融环境条件下使用提供了理论依据.     

掺纤维橡胶混凝土抗冻性能研究

通过测定10组100 mm×100 mm ×400 mm混凝土试件能够经受的快速冻融循环次数,研究了橡胶粒和玄武岩纤维掺量变化对纤维橡胶混凝土抗冻性的影响规律,分析了纤维橡胶混凝土冻融破坏的损伤机理.研究结果表明:橡胶和纤维掺入混凝土能有效降低混凝土受冻融循环而发生的损伤劣化程度,明显提高混凝土的抗冻融循环性能.而且随着橡胶粒、纤维掺量的增加,混凝土相对动弹模量下降趋势越平缓,在本试验橡胶粒、纤维掺量范围内,橡胶粒掺量为60 kg/m3,纤维掺量为2.5 kg/m3时,混凝土抗冻融循环性能最佳,较基准混凝土提高150次.     

沙漠砂+聚丙烯纤维+锂渣混掺混凝土的抗冻融性试验研究

为了研究沙漠砂+聚丙烯纤维+锂渣混掺混凝土的抗冻融性,对试块的质量损失率、强度损失率、动弹性模量等进行了试验。试验表明：当沙漠砂替代率为30%时,试件力学及耐久性能最优异;在试验中将沙漠砂、聚丙烯纤维和锂渣进行混掺,混掺混凝土试块强度损失率比不掺混凝土试块的强度损失率下降得慢;混掺混凝土试块质量损失率比不掺混凝土试块的质量损失率也下降得慢。结论是：在沙漠砂混凝土中掺入聚丙烯纤维与锂渣有利于提高混凝土的抗冻融性。     

铁路隧道聚丙烯纤维喷射混凝土力学与耐久性能研究

聚丙烯纤维喷射混凝土在铁路隧道中得到了广泛的使用。因此,制备了聚丙烯纤维体积掺量分别为0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%的喷射混凝土;开展了不同聚丙烯纤维体积掺量和养护龄期的混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度测试,不同聚丙烯纤维体积掺量的抗渗性能测试,以及不同聚丙烯体积掺量和冻融循环次数的抗冻性能测试;分析了聚丙烯纤维掺量对喷射混凝土力学与耐久性能的影响规律。研究结果表明：聚丙烯纤维的加入能够提高铁路隧道喷射混凝土的拉压比,提高其抗裂以及抗震能力,聚丙烯纤维体积掺量为0.10%～0.20%时,铁路隧道喷射混凝土的抗压和抗折性能最佳;聚丙烯纤维体积掺量由0增加至0.10%时,铁路隧道喷射混凝土的渗水高度减小幅度最大,抗渗性价比最高;铁路隧道喷射混凝土抗冻性能最佳的聚丙烯纤维体积掺量为0.15%。