超低温冻融循环作用下的混凝土强度

混凝土结构已应用于低温、超低温环境领域,而当前对超低温下混凝土性能的研究很少,超低温冻融循环作用下混凝土强度的研究在国内几乎是空白。参照《普通混凝土长期性和耐久性试验方法》,考虑循环次数、循环时的最低温度、水胶比及外界环境湿度等参数的影响,进行了立方体混凝土抗压、抗拉强度试验及砂浆残样的SEM扫描电镜试验,探究超低温冻融循环作用对混凝土强度的影响及损伤的微观机理。强度试验结果表明,较常规冻融循环,超低温冻融循环对混凝土有更不利的影响,且随温度的降低,水胶比的提高,损伤有加大的趋势;相应地,SEM电镜试验下混凝土砂浆孔径增大,材料变得更疏松,从机理上解释了强度试验结果的合理性。     

冻融循环作用下混凝土构件受压性能损伤试验研究

混凝土结构的冻融破坏是寒冷地区经常发生的自然灾害,冻融引起的混凝土结构的耐久性问题已不容忽视。在混凝土材料的抗冻耐久性研究的基础上,从构件层面上对冻融循环作用下混凝土强度等级C30、对称配筋的受压构件柱进行快速冻融试验,观察冻融作用后混凝土受压柱破坏的外观形态、质量损失与动弹性模量的变化,以及受损后的混凝土柱抗压性能的变化。试验结果表明:混凝土构件的冻融破坏与冻融循环次数有关,冻融循环作用次数越多,构件破坏越严重,其单轴受压承载力也随之降低,尤其是在冻融循环数达100次以后,构件性能劣化加剧。混凝土构件在轴向加载过程中,破坏形式呈混凝土压碎破坏。最后,建立了冻融循环作用后混凝土构件受压承载力的计算模型。     

冻结粉质黏土声学特性与物理力学性质试验研究

 为分析冻结粉质黏土的声波参数与其物理力学性质之间的关系,进行了冻结粉质黏土的超声波测试,同时测定了其在不同温度下的抗拉、抗压强度。基于试验分析了温度、含水率和干密度等对冻土波速的影响以及波速与强度的关系。结果表明：土样在－1 ℃到－7 ℃的温度范围内,波速变化尤为剧烈;存在一个临界含水率16.03%,使波速随含水率的增加呈先增加后减少的趋势;在含水率相同的情况下,波速随干密度的增加呈线性增加;通过波速计算得到冻结粉质黏土的三个动弹性力学参数,并分析这些参数随温度的变化趋势;冻土声波波速与强度呈现出良好的相关性,冻土的强度越大,声波波速越高。因此,可利用声波测试技术对冻土进行无损检测,为冻土强度的预测奠定基础。     

冻融循环作用下纤维混凝土的损伤模型研究

通过对4组10 cm×10 cm×40 cm混凝土试件的快速冻融循环试验,以及采用共振法和超声法进行试件的波速和频率测试,得到了冻融循环200次混凝土试件的损伤参量特征值和强度变化规律,论证了超声波速作为损伤参量测试值的合理性,研究了冻融循环对纤维混凝土材料损伤特性的影响因素,分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的细观机理,结合动弹性模量和超声波速相对值的变化特点,根据细观损伤力学和数学模拟的方法建立了纤维混凝土冻融损伤本构模型。研究分析和测试计算显示:纤维混凝土冻融损伤模型的计算值与实测值基本吻合,本构模型预测的混凝土损伤特性符合混凝土实际冻融破坏情况;超声波速作为损伤参量易于测量且易与宏观量建立联系,能够较好地反应纤维混凝土冻融损伤规律;聚丙烯纤维在混凝土中能够产生引气效应,可有效地抑制混凝土的冻融损伤劣化程度,在本文研究的混凝土强度范围内纤维掺量为10%时混凝土抗冻性最好。     

混凝土爆炸损伤的超声波速分析

在高强度混凝土爆炸前后,利用超声波检测技术,进行声波测试并重构波速分布,可得出混凝土损伤变化规律.试验结果表明,超声波速变化能有效的表征混凝土损伤,且波速降低率越大表示试件损伤度越高;混凝土试件经爆炸载荷作用下发生损伤,损伤区域主要集中在炮孔周围、下方及试件底部,其中炮孔下方损伤度最大.     

机制砂混凝土在冻融循环下的强度和耐久性研究

目前,对机制砂混凝土在恶劣环境下的强度和耐久性的研究较少.在对原材料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冻融循环试验研究.对比研究了冻融循环、冻融循环后酸腐蚀和冻融循环后碱腐蚀三种情况下机制砂混凝土的质量、强度和相对动弹模量的变化规律.试验结果表明机制砂混凝土在冻融循环后质量、抗压强度和相对动...     

冻融循环下粉煤灰混凝土弹性模量损伤预测模型

粉煤灰混凝土的使用对节约资源和能源,延长工程项目使用寿命,提高工程项目全寿命周期综合效益具有重要意义。对粉煤灰混凝土在冻融循环下的强度和弹性模量退化进行试验研究。基于混凝土三重球弹性模量预测模型,考虑冻融循环对硬化水泥浆体和砂浆-骨料间的界面过渡区的作用,建立冻融循环下粉煤灰混凝土四重球弹性模量损伤预测模型。通过与试验结果的对比,模型能够较好的反映在冻融循环作用下粉煤灰混凝土的弹性模量的退化规律。     

硫酸盐侵蚀与冻融循环作用下混凝土损伤试验研究

研究了水灰比为0.44的泵送混凝土在6.0%(质量分数)Na2SO4溶液中浸泡-自然干燥循环以及浸泡-干燥循环后再经冻融循环条件下混凝土的损伤失效规律和特点。结果表明,在浸泡-干燥循环初期,其损伤变量Dm(T)=0,并且相对动弹性模量Erd呈线性增加,但随着浸泡-干燥循环周期的增加,其损伤变量D经历了从0到缓慢增加、再到快速增加的过程,而相对动弹性模量Erd从线性增加转而呈现缓慢下降。与单一的浸泡-干燥循环相比,浸泡-干燥循环与冻融循环的共同作用大大加速了混凝土的损伤进程。     

冻融循环下橡胶混凝土动态力学特性试验研究

为研究冻融循环下橡胶混凝土的动态力学特性,采用非金属超声波检测仪测量橡胶体积掺量为10%的混凝土试件在不同冻融循环次数下的纵波波速,并利用直径74 mm变截面分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同冲击气压(0.3,0.4,0.5,0.6 MPa)下对不同冻融循环次数(0、25、50、75、100、125)的橡胶混凝土试件进行单轴冲击压缩试验,分析其应力-应变曲线、峰值应力、极限应变、动态强度增强因子(DIF)和吸能效果变化规律。结果表明：橡胶的掺入使混凝土强度降低,但其韧性及吸能效果明显增加;随着冻融循环次数的增加,橡胶混凝土纵波波速随之减小,损伤度增加,冻融作用对橡胶混凝土造成损伤,降低试件纵波波速;相同冻融循环次数下,随着应变率的增大试件峰值应力、极限应变、DIF和吸收能都随之增大,试件存在明显的应变率效应;0.6 MPa冲击气压下冻融循环25,50,75,100,125次试件峰值应力分别降低了25.1%、37.1%、46%、52.5%、54.8%,随着冻融循环次数的增加,试件峰值应力降低,降幅逐渐减小,循环次数超过100次后试件应力降幅不再明显,极限应变增加,吸收能减少,冻...     

高延性混凝土冻融损伤的超声波研究

通过采用快速冻融法对高延性混凝土(HDC)试件进行了不同冻融循环次数下单轴受压试验,研究HDC的抗冻性能,测定不同冻融循环次数作用后HDC的表观特征以及质量变化.同时,采用超声波平测法对不同冻融循环次数HDC损伤层厚度进行测定,研究冻融循环对混凝土损伤层厚度的影响规律.研究结果表明:HDC在冻融循环作用下质量最大损失率...     

基于损伤理论的硅藻土混凝土冻融损伤研究

通过快速冻融试验,对不同强度等级的掺硅藻土混凝土的抗冻性进行了分析.在损伤理论的基础上构建了多次冻融后混凝土劣化失效的数学模型,使用Matlab程序模拟了混凝土内部各单元点的损伤失效与时间的函数关系,并生成了混凝土的截面损伤概率图.在冻融循环时间相同的条件下对不同硅藻土掺量的混凝土进行了对比分析.结果表明:硅藻土的加入...     

PVA纤维混凝土冻融循环损伤规律及模型研究

研究了PVA纤维的体积掺量(0.05％、0.10％、0.15％)和长度(8 mm、12 mm)对混凝土相对动弹性模量、质量损失率和力学性能的影响,分析了PVA纤维混凝土的冻融损伤规律,建立了以相对动弹性模量为对象的Weibull概率分布损伤模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,体积掺量为0.10％、长度为8 mm的P...     

纳米SiO2改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。     

耐碱玻纤和粉煤灰对轻质混凝土强度及冻融耐久性的影响研究

以陶粒为粗骨料制备了轻质混凝土试件,研究了耐碱玻纤、粉煤灰增强材料对轻质混凝土的力学性能及冻融耐久性的影响。结果表明,随着耐碱玻纤掺量的增加,同一龄期轻质混凝土试件的抗压强度、抗拉强度先增大后减小;过高的耐碱玻纤掺量不利于强度的增长,且耐碱玻纤对试件抗拉强度的影响大于抗压强度,其最优掺量为0.6 kg/m^3;掺入适量的粉煤灰(≤15%)能提高轻质混凝土的强度,提升幅度与掺量成正比,但掺量较大时对强度不利;与未掺耐碱玻纤的试件相比,当耐碱玻纤掺量低于0.6 kg/m^3和1.0 kg/m^3时,能分别提升试件的相对动弹性模量和降低质量损失率,改善幅度与耐碱玻纤的掺量正相关;粉煤灰掺量低于15%时有利于提高试件的冻融耐久性,但掺量较高(≥20%)则会降低试件的冻融耐久性指标。     

冻融循环作用下混凝土断裂损伤特性研究

为研究冻融作用对混凝土断裂性能的影响,测试了不同水胶比(0.4、0.5、0.6),含气量(1.6%、6%),以及粉煤灰掺量(0、30%)三因素下混凝土的断裂能。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的断裂能逐渐降低。低水胶比和合理的引气能够提高冻融作用下混凝土的抗开裂性能,掺入30%的粉煤灰降低了混凝土的抗冻性。     

超声检测灌注桩混凝土强度的研究

超声检测灌注桩混凝土强度是指在超声检测桩身混凝土匀质性、完整性的同时确定桩身混凝土的强度。本文通过对不同龄期、不同设计强度等级混凝土的室内大量立方体试块、室内模型桩以及现场工程桩的声速率定,用统计分析方法建立起不同强度、不同龄期的混凝土声速与实际强度之间的相关关系,为确定基桩桩身混凝土强度节快速简便的方法。     

冻融损伤对引气混凝土中钢筋锈蚀的影响研究

为研究冻融损伤环境下引气混凝土内部钢筋锈蚀规律和机理,同时考虑混凝土保护层厚度对内部钢筋锈蚀的影响,试验设计了不同保护层厚度的配筋普通混凝土和引气混凝土试件,分别利用半电池电位法和线性极化法测定了不同冻融循环次数下,试件内部钢筋的半电池电位值和腐蚀电流密度值。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土试件内部钢筋的半电池电位绝对值和腐蚀电流密度值均有显著增加,试件的抗锈蚀能力降低;但在相同冻融循环次数下,引气混凝土较普通混凝土具有更好的抗钢筋锈蚀性能;增加保护层厚度可以明显提高配筋混凝土的抗钢筋锈蚀能力。     

混凝土超低温冻融循环损伤演化规律和机理

针对全混凝土液化天然气储罐面临的超低温冻融循环问题,自主设计了一种高强耐低温混凝土（LHC）;对不同超低温冻融循环次数下LHC和C60混凝土进行了单轴和三轴压缩试验.结果表明：LHC和C60混凝土强度均随循环次数增加而降低,且相同超低温冻融循环次数下,LHC的强度均高于C60混凝土;利用Weibull分布,以弹性模量作为损伤变量,得出了单轴和三轴应力状态下损伤演化速度和最终损伤度随超低温冻融循环次数的变化规律;通过压汞（MIP）和核磁共振（NMR）试验,分析了不同状态下LHC和C60混凝土孔隙特性的变化规律,证明了孔隙水是影响混凝土抗超低温冻融循环能力的重要因素,并从微观上解释了LHC具有更好抗超低温冻融循环能力的机理.     

埋入式超声传感器混凝土测强曲线研究

采用可埋入的超声压电传感器与商用超声检测仪相连,测试了不同强度等级装配式建筑梁板柱节点处的混凝土在不同龄期的强度与波速,建立了埋入式传感器专用测强曲线,并与传统方法进行了对比,验证了传感器的测试精确度。结果表明,埋入式自制传感器与传统传感器测试数据吻合度高,相同强度下两者测强曲线拟合相关系数接近1,平均相对误差满足规范中小于12%的要求。埋入式自制传感器可与现有超声测试技术兼容,有效地对缺少操作面及复杂的构件进行强度检测。     

冻融循环下透水再生混凝土力学性能损伤分析

为研究冻融循环作用对透水再生混凝土力学性能的影响,采用快冻法进行了不同再生粗骨料取代率下的透水再生混凝土冻融试验,并测试相应阶段的动弹性模量、抗折强度和立方体抗压强度.试验结果表明:透水再生混凝土的相对动弹性模量、相对抗折强度和相对立方体抗压强度均随冻融循环次数或再生粗骨料取代率的增大而下降,衰减速率从大到小依次为:相对抗折强度、相对立方体抗压强度和相对动弹性模量.以动弹性模量为损伤变量,通过数据拟合发现,透水再生混凝土的相对抗折强度、相对立方体抗压强度与损伤度均可用指数函数表示,且相关性较好.