C30再生粗骨料混凝土的抗冻耐久性试验研究

为了研究再生粗骨料混凝土的抗冻耐久性,以C30再生混凝土为试验材料,对比分析了再生粗骨料掺量为0,25%,50%,75%和100%的再生混凝土在冻融循环试验中质量损失、动态弹性模量、超声波波速和立方抗压强度4项性能的演变规律,以及在单轴压缩试验中的应力-应变曲线。结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的质量先增加后减小,动弹性模量、立方体抗压强度和超声波波速逐渐减小;粗骨料掺量为50%的再生混凝土和普通混凝土的抗冻耐久性能相当,优于其他掺量再生混凝土抗冻耐久性。     

冻融环境下混凝土应力-应变关系的试验研究

采用ASTM C666快速冻融方法,对18个(6组)抗冻等级为D300的混凝土棱柱体试件分别进行N=0、100、150、200、250、300次冻融循环试验,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用前后混凝土内部显微结构的变化,最后对各组试件进行单轴受压破坏试验,得到了不同冻融循环次数作用后混凝土的应力-应变试验曲线.根据试验结果,得出了混凝土随着冻融循环作用次数的增多,其内部结构以及各项基本力学性能(包括极限承载力、横向变形系数、弹性模量等)均呈现不同程度的衰减趋势,并建立了与相对动弹模损失率相关的应力-应变全曲线方程及相关参数,为进一步开展混凝土结构在冻融环境下的工作机理与计算模式的研究提供依据.     

沙漠砂替代率对冻融环境下混凝土抗压性能的影响

为了研究冻融循环对沙漠砂混凝土力学性能的影响,采用沙漠砂部分替代中砂,并与粉煤灰复掺制备沙漠砂混凝土,通过慢冻法对沙漠砂混凝土在不同温度（-20,-30,-40℃）下进行冻融循环,探究沙漠砂替代率、温度和冻融循环次数对混凝土抗压强度和超声波在混凝土中传播速度的影响。结果表明：随着冻融循环次数的增加,沙漠砂混凝土抗压强度和超声波波速均呈减小趋势;随着温度降低,沙漠砂混凝土抗压强度和超声波波速均呈减小趋势;随着沙漠砂替代率的增加,混凝土抗压强度呈现先增大后减小的趋势,当沙漠砂替代率为40%时,其抗压强度达到最大值。     

普通混凝土抗冻耐久性研究

以水灰比为0.60,0.55,0.50,0.45和0.40的普通混凝土抗冻耐久性为研究内容,用混凝土相对动弹性模量和质量损失率来表征冻融过程中性能劣化状况.通过试验得出：随着冻融循环次数的增加,相对动弹性模量基本上呈直线变化,而质量损失率在循环初期,随水灰比不同,呈不同变化趋势,后期质量都减小.     

硫酸盐与冻融环境下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐与冻融环境下混凝土单轴受压应力—应变关系,对水中和质量分数为5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液中冻融作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液与冻融循环对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及单轴受压应力—应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析。结果表明：混凝土应力—应变曲线随冻融时间增加逐渐趋扁平,整体右移,硫酸盐溶液中冻融300次后的混凝土应力—应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象。随着冻融次数增加,混凝土峰值应力、弹性模量不断下降,峰值应变逐渐增加,硫酸镁溶液中混凝土表现更明显,混凝土抗冻性最差。通过回归分析,建立了硫酸盐与冻融循环作用下混凝土单轴受压应力—应变全曲线方程,并得到了不同冻融次数下损伤层混凝土峰值应力的确定方法。     

ECC材料的抗冻融性能试验研究

采用快冻法试验研究高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)的抗冻融耐久性能,并与混凝土和砂浆抗冻融性能进行对比,分析国产与进口聚乙烯醇(PVA)纤维对ECC抗冻融性能的影响规律,探讨砂灰比对ECC抗冻性的影响.结果表明:300次冻融循环后,掺入国产和进口PVA纤维的ECC质量损失率分别控制在2.5%和1.5%以内;ECC的纵向相对动弹性模量比混凝土和砂浆提高1.62～1.87倍;ECC的横向相对动弹性模量比混凝土和砂浆提高1.61～1.79倍.随着砂灰比的增加,ECC质量损失率逐渐增加;ECC纵向与横向相对动弹性模量稍有增加.ECC抗冻等级高于F300,完全可用于寒冷地区混凝土结构的加固与维护.     

冻融损伤喷射混凝土本构关系及微观结构

采用棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对冻融损伤后同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土单轴受压应力应变全曲线进行研究。对应力应变关系中相关参数进行回归分析,得出冻融循环后试件应力应变全曲线方程。结果表明：随着冻融循环次数增加,受压应力应变曲线趋于扁平;峰值应力降低,峰值应变增大,分别与冻融循环次数呈线性和指数变化。与普通混凝土相比,喷射混凝土峰值应力下降速率小,而钢纤维喷射混凝土的下降速率进一步减小。而后,采用扫描电子显微镜及压汞法,对损伤后试件微观结构和孔结构进行观察分析,发现随着冻融循环次数增加,在渗透压和冻胀压力综合作用下,试件内部微裂纹及气孔增多,孔径增大,试件密实度显著降低;而钢纤维喷射混凝土中仅出现少量连通毛细孔,这与宏观力学性能变化呈现一致性。     

粉细砂混凝土冻融循环耐久性研究

为研究风积粉细砂混凝土与普通混凝土的抗冻性能差异,以普通混凝土为参照,制备相同配合比的立方体试块和棱柱体试块,在相同条件下进行0、10、25、40、50次的冻融循环试验.分析冻融循环条件下粉细砂混凝土试块的抗压强度及质量损失随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明:随着冻融次数的增加,粉细砂混凝土的强度损失和质量损失均高于相同配合比的普通混凝土.粉细砂混凝土抗压强度损失率随着砂率的增加先减小后增大,质量损失率随着砂率的增加而减小.     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中冻融试验。通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响。研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能。钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5%时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好。     

粉煤灰引气混凝土冻融循环后性能的试验研究

研究了粉煤灰引气混凝土在冻融循环后的性能,主要测定了其不同冻融循环次数下的质量损失、动弹性模量和抗压强度。通过快速冻融的方法,对在水中的混凝土试件进行了300次冻融循环试验研究,探讨了混凝土引气剂掺量、粉煤灰掺量和水胶比等因素对混凝土抗冻性能的影响。对试验结果进行了分析,为在冻融环境下混凝土水胶比、粉煤灰掺量和引气剂掺量的选择提出了建议,这些结论也为有抗冻要求的混凝土结构进一步的研究提供了试验依据和参考。     

包浆再生粗骨料对自密实混凝土力学性能及抗冻性的影响

通过自密实包浆再生骨料混凝土力学性能及快速冻融循环试验,从试件的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及冻融后试件的质量损失率、抗压强度损失率及相对动弹性模量角度研究了再生粗骨料包浆对自密实再生混凝土性能的影响,结合SEM电镜试验从微观上分析了骨料包浆对混凝土抗冻性能的改善机制.结果 表明:普通混凝土和再生混凝土的劈裂抗拉强...     

碱激发下粉煤灰-市政污泥固废基混凝土抗冻融性能

为改善市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,在氢氧化钠及水玻璃的复合激发下,用经生石灰改性后的市政污泥取代10%细骨料,粉煤灰分别取代10%、20%与30%水泥,制备了混凝土。分析了不同冻融循环次数下,混凝土的表观现象、相对质量、相对动弹性模量、相对抗压强度及微观结构随粉煤灰掺量与碱当量的变化规律,分别以相对动弹性模量与相对抗压强度为损伤变量建立了不同的冻融损伤模型。研究结果表明：随冻融循环次数增加,混凝土表观损伤愈发严重,内部孔隙增多,相对动弹性模量及相对抗压强度显著降低;与对照组相比,粉煤灰及碱激发剂的加入可以改善市政污泥对混凝土冻融耐久性的劣化效果,降低混凝土在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失;当粉煤灰掺量10%、碱当量4%时,粉煤灰可在碱激发剂及改性污泥中残余碱的联合作用下被较充分地激发,可消纳改性污泥中的残余碱,减弱市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,此时混凝土水化程度最高,在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失最小,且服役寿命最长,约为16a以上;相对动弹性模量与相对抗压强度相关性良好,分别以两者为损伤变量的冻融损伤模型与试验结果均吻合良好。     

轴向及偏心压力作用下混凝土抗冻性试验分析

针对在轴心受压和偏心受压状态下C25混凝土的抗冻性问题,设计了0.4、0.5和0.6三种压应力水平的轴心受压试件及一种偏心受压试件,测算了其预应力损失,通过标准快速冻融循环试验来对比分析抗冻性能.结果表明:所有试件的破坏均达到了相对动弹性模量的限值,而质量损失不明显;轴心受压试件随着应力水平的提高,冻融循环前期抗冻性能逐步增强,但后期损伤速度急剧加快;偏心受压试件与轴心受压试件抗冻性能衰减规律相似,但破坏前受压侧边缘逐步发展了两条主裂缝,导致其抗冻性能快速下降.     

冻融损伤混凝土重复受压本构关系

为研究冻融损伤对混凝土重复受压力学性能的影响,完成了两种强度等级混凝土试块的快速冻融及重复受压试验.结果表明,冻融损伤混凝土重复受压力学性能显著降低,动力本构特征曲线也发生改变,包络线及再加载曲线在峰值应力之前因存在明显压实效应而表现出下凹形态,卸载曲线应变滞后现象严重且曲线逐渐趋于重合.在试验研究基础上,探讨了冻融循环次数、混凝土强度等级与冻融后混凝土力学性能参数及本构模型参数之间的关系,建立了冻融损伤混凝土动力本构模型.     

轻集料混凝土局部受压试验及动力本构分析

为探究轻集料混凝土单轴局部受压动力特性,采用试验机对轻集料混凝土单轴局部受压本构关系进行相关试验研究.考虑了5种不同加载应变率和4种不同加载面积,在位移控制下,得到轻集料混凝土单轴局部受压应力-应变曲线.根据应力-应变曲线特征点的峰值应力、峰值应变和弹性模量,分析不同加载应变率与加载面积对特征点的影响.同时根据混凝土黏弹塑性损伤本构模型,考虑不同加载应变率和加载面积的影响修正模型参数,并通过试验数据验证理论模型的合理性.研究结果表明:加载应变率和加载面积对轻集料混凝土应力-应变曲线影响明显;不同加载面积对轻集料混凝土弹性模量、峰值应力及峰值应变有较大影响;所提出的理论模型能够准确描述轻集料混凝土材料局部动力荷载作用下的应变率效应和非线性行为.     

冻融环境下混凝土的断裂损伤试验研究

为研究冻融作用后混凝土的断裂性能及断裂特征,依据GBJ82-85混凝土快速冻融循环试验方法,对24组共72块混凝土试件进行冻融试验.采用四点弯曲试验法分析了300次快速冻融循环条件下水灰比、引气剂对混凝土断裂韧度,断裂能及相对动弹模损失率的影响,并进行了混凝土形貌分析.结果表明,随冻融循环次数的增加,混凝土的断裂韧度、断裂能及相对动弹模损失率呈明显下降趋势,水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加损伤程度越大.引气剂能够大幅度降低由于冻融循环造成的混凝土结构的损伤,断裂能损失率与相对动弹模损失率之间具有良好的线性关系.     

基于检测方法的再生混凝土弹性模量试验研究

利用废弃混凝土加工制备为再生细集料,以再生细集料取代率为变量参数配置3种水胶比的再生骨料混凝土,通过混凝土标准弹性模量测试法、基于本构关系测试法以及超声波无损检测法,研究再生细集料取代率对富含砖粒再生混凝土弹性模量的影响规律以及超声波波速与弹性模量之间关系。试验结果表明,以应力-应变曲线上升段的割线斜率作为再生混凝土弹性模量值,该值随再生细集料取代率的变化规律与弹性模量试验测得的变化规律一致,呈现先增大后减小的趋势,且在取代率为30%时达到最佳状态。提出了以再生细骨料取代率为影响因素,富含砖粒再生混凝土立方体抗压强度与弹性模量关系计算模型,拟合出了超声波波速与再生混凝土弹性模量函数式。     

混凝土冻融损伤厚度的超声波检测

为分析混凝土结构的冻融损伤厚度,采用快冻法进行引气混凝土试验梁在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的盐冻试验.基于超声脉冲检测方法,依据波速在不同物质中的传播速度差异,对冻融300次后的混凝土试块进行超声检测,得到混凝土冻融损伤厚度.结果表明,该配合比对应的混凝土试块在冻融循环300次后冻融厚度约为30 mm,未超过混凝土结构的钢筋保护层厚度.     

不同亲水性能的纤维对混凝土抗冻耐久性的影响

为了研究不同亲水性能的纤维对混凝土抗冻性能的影响规律,本文选择了3种不同回潮率的纤维,采用快冻法对纤维混凝土的抗冻耐久性进行了试验研究;分析了不同纤维混凝土的冻融损伤规律,以及回潮率对其冻融损伤的影响。利用SEM对冻融前后纤维-水泥石基体进行了观测,进一步探讨了纤维亲水性对混凝土抗冻性能的影响机理。结果表明,亲水性良好的纤维能够与水泥石更好的共同作用,有效抑制混凝土内部初期微缺陷及冻融过程中微缺陷的生长;而疏水性纤维难以与水泥石难以形成有效的共同作用体系,对于冻融循环过程中微缺陷的生长抑制能力较弱,其纤维-水泥石之间的薄弱带甚至可能会加速混凝土的冻融损伤;且随着冻融循环次数的增加,纤维的亲水性对混凝土的抗冻性能影响愈加明显。     

混凝土单轴动态抗拉特性的试验研究

在应用过程中,混凝土结构肯定要受到动态荷载的作用,而混凝土材料的动态力学特性与静态情况下有非常大的区别.为了考察动态荷载作用下混凝土的抗拉特性,本文应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10-5/s～10-2/s范围内进行单轴动态拉伸试验,系统研究了不同应变速率下混凝土的抗拉强度、弹性模量、峰值应变等抗拉力学特性,并分析了应变速率对混凝土抗拉强度、弹性模量等的影响规律.试验结果表明:混凝土抗拉强度、弹性模量会随应变速率的增加而增加,泊松比离散性比较大,规律不明显,动态受拉应力应变曲线与静态相似.这些成果可以为混凝土的结构设计提供技术参数.