盐冻环境下水利工程混凝土掺粉煤灰性能影响研究

文章利用水工混凝土试验(5％Na2 SO4盐冻环境),定量分析了冻融循环次数与混凝土抗压强度、相对动弹性模量、质量损失之间的关系,并结合试验数据建立函数关系式.试验表明:盐冻环境下不同粉煤灰掺量的水工混凝土抗压强度、相对动弹性模量和质量损失均明显高于水冻环境,抗压强度与相对动弹性模量总体呈线性变化;依据强度损失率推导出...     

盐冻作用下掺粉煤灰水工混凝土性能演化试验研究

开展盐冻(5%Na2SO4)作用下湿筛混凝土的试验,定量分析了试块的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度随冻融循环次数的变化。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,盐冻作用下湿筛混凝土试件的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度明显高于水冻作用下,且冻融后期呈指数式迅速下降,相对动弹性模量和抗压强度大致呈线性关系,并依据试验数据建立了二者的函数关系式。依据抗压强度损失率≥50%,推导出掺粉煤灰混凝土新的冻融评价标准:相对动弹性模量≤72%,为运用相对动弹性模量指标来精确评价盐冻作用下掺粉煤灰湿筛混凝土的损伤性能提供了理论依据。     

硫酸盐侵蚀和冻融循环作用下粉煤灰混凝土性能分析

为探究硫酸盐侵蚀+冻融循环双重影响下粉煤灰外掺比例对混凝土性能变化情况。设计硫酸盐侵蚀+冻融循环、冻融循环两种试验条件,设定0.0%、20.0%、40.0%的粉煤灰外掺比例形成对比试验。选取试验构件质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗压强度损失百分比等各指标表征混凝土性能变化。结果表明:硫酸盐侵蚀会加速混凝土冻融破坏作用;外掺粉煤灰混凝土在硫酸盐侵蚀+冻融循环双重影响时,相对动弹性模量、抗压强度和冻融数量为指函数趋势,两者为线性相关;外掺粉煤灰混凝土相对动弹性模量降幅小于抗压强度。     

基于正交试验设计的再生骨料透水混凝土 力学性能研究

利用正交试验方法对再生骨料透水混凝土的力学性能和抗冻耐久性能进行了研究。研究了微硅粉、增强剂等外掺料和水胶比对再生骨料透水混凝土２８ｄ立方体抗压强度、透水系数和连续孔隙率的影响。采用快冻法,分析了冻融作用下再生骨料透水混凝土质量损失、动弹性模量、抗压强度、ＣＴ扫描断面平均孔隙率的变化规律。试验结果表明:设计孔隙率和水胶比对透水系数、连续孔隙率和２８ｄ抗压强度的影响最大,微硅粉与增强剂的影响次之。再生骨料透水混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、平均抗压强度与ＣＴ扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大。再生骨料透水混凝土的孔隙率与抗压强度呈负相关,二者具有良好的相关性。     

再生细骨料对混凝土力学性能及抗冻性能研究

再生细骨料是废弃混凝土再加工的产物。为了促进再生细骨料的工程应用,采用不同再生细骨料取代率,对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和评定抗冻性能的动弹性模量及质量损失率进行研究。结果表明,再生细骨料取代率越大,混凝土抗压强度下降趋势越明显;经28 d 养护后,龄期对再生混凝土抗压强度影响不显著;掺加了再生细骨料的混凝土,其劈裂抗拉强度普遍高于对照组,劈裂抗拉强度随着再生细骨料取代率的增加呈现出先增大后减小的趋势,取代率达到20％后,劈裂抗拉强度趋于稳定;通过构建抗压强度及劈裂抗拉强度间关系,提出了再生细骨料作用下混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度的经验回归公式;同时,随着冻融次数的增加,再生细骨料取代率越大,混凝土的动弹性模量下降率及质量损失率也随之增大,冻融次数达到75次,部分试块出现冻坏现象,较高再生细骨料取代率的混凝土表现出较差的抗冻性能。     

紫外线与冻融循环作用下的混凝土耐久性研究

分别制作3种不同水灰比的面板混凝土试件,在紫外线辐射试验的基础上,以未经紫外线辐射的试件作为对照组,对各组经相同时间紫外线辐射后的试件进行冻融循环试验,并每间隔一定的冻融次数测定试件的质量及动弹性模量,根据试验结果,进行拟合分析,建立了考虑紫外线辐射的冻融循环损伤度模型。结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越小,质量损失率越小,相对动弹模量越高,混凝土的抗冻性越好;相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大;紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来;获得的冻融循环损伤度模型能够较好地反映经过紫外线辐射作用的面板混凝土的冻融循环损伤演变规律。     

玄武岩纤维混凝土快速冻融试验的力学性能研究

为了满足玄武岩纤维混凝土在寒冷地区的使用要求，在冻融环境下，对素混凝土和玄武岩纤维混凝土的力学性能进行研究。结果表明：(1)50次冻融循环前，纤维掺量分别为0.09%、0.135%、0.18%的玄武岩纤维混凝土，其相对动弹性模量均变化较小；50次冻融循环后，其相对动弹性模量均快速减小。(2)在不同介质冻融环境下，50次冻融循环前，素混凝土和玄武岩纤维混凝土的抗压强度均缓慢降低；50次冻融循环后，其抗压强度快速降低。(3)相同冻融循环条件下，素混凝土相对动弹性模量和抗压强度降低最快，纤维掺量0.135%的玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量和抗压强度降低最慢。研究成果可供类似混凝土工程参考与借鉴。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究

为研究冻融及动力作用对全级配混凝土单轴抗压性能的影响,对全级配混凝土进行不同冻融循环次数(0、25、50、75、100次)的冻融循环试验及不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)的单轴动态抗压试验。实测了全级配混凝土经历不同冻融循环次数后的质量损失、损伤形态,以及不同应变速率下全级配混凝土的单轴动态极限抗压强度、应力-应变关系曲线。研究结果表明:全级配混凝土质量损失率与冻融循环次数呈二次曲线关系;在相同应变速率下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低;在相同冻融循环次数下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随应变速率的增大而提高。对试验结果分析的基础上,建立了综合考虑冻融循环次数与应变速率影响的全级配混凝土的统一破坏准则,可为水工建筑物的设计、维修等提供试验及理论依据。     

冻融循环作用下饱水青砖力学性能劣化规律研究

青砖砌体作为古建筑墙体的主要材料,其结构疏松多孔,容易吸收环境中的水分达到饱水条件,消融的雪水加上长久的正负温循环作用使其结构极易产生冻融损伤。本文对饱水青砖进行不同次数的冻融循环试验,将冻融后的试件进行单轴压缩以及扫描电镜试验,从宏观和微观两个角度探究冻融循环作用对饱水青砖砌体力学性能和损伤劣化的影响规律。结果表明:饱水青砖材料在冻融过程中出现冻裂、缺棱掉角、片状剥落等损伤破坏模式,内部结构由密实连结状态逐步转为疏松颗粒分布状态。砖材的损伤值、质量损失率和强度损失率均随着冻融循环次数的增加呈非线性上升趋势,其动弹性模量、相对动弹性模量和峰值强度均随着冻融循环次数的增加而减小,根据试验数据可以构建出冻融作用下青砖的损伤演化方程,为古城墙砖材料在饱水状态下的力学性能研究提供理论参考。     

粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能影响的试验研究

文中采用快速冻融循环试验方法,探讨了不同混凝土强度等级、相等水胶比情况下粉煤灰掺量对混凝土抗冻耐久性的影响规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,相对动弹模量逐渐降低,混凝土的质量损失率与冻融损伤累积度逐渐增大。结合损伤力学和数值分析的方法,基于相对动弹模和质量损失率劣化规律,建立混凝土冻融损伤模型和剩余使用寿命预测模型。     

冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则

为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明:①随着冻融循环次数的增加,混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低,而且法向应力越大,剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小;当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50%时,剪切强度随法向应力的增大而增大,且冻融劣化程度会影响该增幅效果;②在法向应力相同时,剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势,对某一冻融循环次数,法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形;③摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低,黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则,构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。     

CSG材料的冻融耐久性分析

Cement Sand and Gravel(简称CSG,胶凝砂砾石)材料是一种新的环保型筑坝材料。为了分析CSG材料在冻融循环状态下的耐久性及材料的单轴抗压强度与单位水泥含量的关系,通过对单位水泥含量不同的CSG材料试块冻融前后的自振频率、动弹性模量、相对动弹性模量、质量损失率及单轴抗压强度的测定及计算,得到随着单位水泥含量从40 kg/m~3到100 kg/m~3的增加,初始自振频率从4 812.21 Hz左右增加到6 597.86 Hz左右,10次冻融循环后的自振频率从1 492.96Hz左右增加到4 689.71 Hz左右;动弹性模量从5 587.30 MPa左右增加到14 521.27 MPa左右,10次冻融循环后从423.27 MPa左右增加到7 327.35 MPa左右;随着单位水泥含量从40 kg/m~3至100 kg/m~3的增加,CSG材料试块在10次循环后平均相对动弹性模量从9.88%增加到50.67%;质量损失率从27%下降至0.03%;单轴抗压强度从6.00 MPa左右增加至11.74 MPa左右,冻融后分别下降至1.61 MPa和7.87 MPa左右。从而得出结论:单位水泥含量高于80 kg/m~3时,耐久性指数显示为中等,材料耐久性得到保证;单轴抗压强度及其降低率随着单位水泥含量的增加而增加。     

基于响应面法和Weibull分布的不锈钢纤维再生混凝土抗冻性能研究

【目的】在我国严寒地区,冻融损伤会使再生混凝土(RAC)结构提前达到耐久性极限甚至导致构件失效,为了延长再生混凝土(RAC)结构在严寒地区的使用寿命,【方法】对再生混凝土(RAC)、天然混凝土(NC)、普通钢纤维再生混凝土(PFRAC)和不锈钢纤维再生混凝土(SFRAC)进行冻融循环试验。经过冻融循环后,测得RAC、NC、PFRAC、SFRAC的质量损失及相对动弹性模量,分析冻融循环过程中混凝土内部的损伤机理及劣化规律。以相对动弹性模量为损伤变量,基于响应面模型(RSM)和Weibull分布建立了钢纤维再生混凝土冻融损伤模型,研究冻融循环次数、PF和SF的掺量对再生混凝土抗冻性的影响。【结果】结果表明,SF的掺入能有效延缓RAC质量的损失和相对动弹性模量的降低。冻融循环150次时,掺量为2%的SFRAC质量损失和相对动弹性模量分别下降3.01%和19.57%。SFRAC与RAC相比,质量损失率降低了0.4%,相对动弹性模量提高了14.17%。【结论】Weibull分布和响应面模型(RSM)的预测结果 基本一致,但RSM预测值的相对误差要低于Weibull分布的预测值。两种模型的相关系数...     

基于复合盐溶液浓度的再生骨料混凝土抗冻性能试验研究

为探究不同浓度复合盐溶液对再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)抗冻性影响,以复合盐浓度、强度等级和冻融循环次数为变量,对RAC进行冻融循环试验,并分析其表观损伤程度、质量损失率、劈裂抗拉损失率、立方体抗压强度损失率和相对动弹性模量损失率。结果表明：RAC的强度等级越高,抵抗盐冻破坏能力越强;30次盐冻循环后,RAC的质量损失率、抗压强度损失率、劈裂抗拉损失率和相对动弹性模量损失率均随复合盐溶液浓度提高而减小;90次盐冻循环后,RAC的盐冻损伤则随复合盐溶液浓度提高而增大。以复合盐浓度和强度等级为参数建立了指数函数盐冻损伤模型和Weibull分布函数盐冻损伤模型。对比后发现Weibull分布函数盐冻损伤模型衍生的生存函数图和失效率函数图能更直观地反映盐冻损伤程度及损伤效率,且模型与其他学者试验结果均吻合良好。     

盐冻侵蚀作用下混凝土力学性能变化研究

针对西北寒旱灌区混凝土结构在侵蚀冻融复合作用下的破坏问题,采用快速冻融试验,分别研究了水、3%NaCl、5%Na_2SO_4作用下混凝土试件质量损失、抗压强度及相对动弹性模量的变化规律,采用损伤度来描述混凝土的损伤情况,分析了盐冻作用机理,建立了相对动弹性模量和抗压强度相关联的力学衰减模型,并利用试验数据对其进行验证分析。结果表明:混凝土试件在不同的冻融介质作用下存在不同程度的损伤,在3%NaCl溶液中冻融试件损伤度最高达到清水冻融的5倍以上,75次冻融之前5%Na_2SO_4溶液对混凝土损伤有抑制作用,冻融环境下三种介质对混凝土损伤度大小排序为3%NaCl5%Na_2SO_4水;混凝土相对剩余抗压强度和相对动弹性模量相关性良好,服役中的混凝土结构可以通过测定相对动弹性模量评估抗压强度。相关研究可为寒旱区混凝土结构维护和病害预防提供参考。     

粉煤灰对大含气量混凝土抗冻性能的影响

为了研究粉煤灰对大含气量混凝土抗冻性的影响,制备了粉煤灰掺量为25%、30%、35%、40%、50%的混凝土试件,采用快冻法进行冻融循环试验研究。结果表明:一定量的粉煤灰会对试件的早期抗压强度造成影响,整体上大含气量混凝土的强度随着粉煤灰掺量的增加而降低;混凝土试件在冻融试验初期质量损失不明显,随着试验的进行,质量损失率整体呈增大趋势;对比质量损失率和相对动弹性模量两个评价指标,引气剂的添加对混凝土的内部结构有明显改善作用,冻融循环破坏主要是试件外表面的破坏;在含气量为6%条件下,粉煤灰的最适宜掺量为25%,结合工程实际需要可提升至30%,以节约施工成本。     

冻融循环对玄武岩纤维水泥土力学性能的影响试验

对素水泥土及玄武岩纤维水泥土进行了冻融循环作用前后的无侧限抗压、劈裂抗拉试验,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、水灰比、纤维掺量等因素对两种水泥土力学性能的影响规律。结果表明:掺入玄武岩纤维后水泥土的冻融强度损失率降低;水泥土的冻融强度损失率随水灰比的增大而增大,随龄期的增大而减小;冻融后水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与其受到的冻融循环次数之间的关系可用双曲线拟合;水泥土的劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度的比值在14%～17%之间。     

不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验

为研究冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响,分别对混凝土进行0,10,25,35和50次快速冻融循环,并利用10 MN大型多功能动静力三轴仪对混凝土历经40%f_c的荷载历史作用后(f_c=40 MPa为普通混凝土单轴抗压强度),以10-4/s的应变速率进行单轴压缩试验,得到冻融循环后混凝土的单轴抗压强度,并分析其损伤演化规律与破坏机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,历经相同加载历史作用后的混凝土的单轴抗压强度逐渐降低,且峰值应力随冻融循环次数的变化呈二次曲线关系;选用修正后的Weibull-Lognormal分段式损伤本构模型,经验证能够较好拟合冻融劣化混凝土历经荷载历史作用后单轴应力应变曲线;此外,冻融循环次数越多,对混凝土造成的损伤程度越大,在损伤发展的后期阶段,冻融程度较大的混凝土损伤路径大幅度延长且趋于扁平化,直至进入破坏阶段。     

紫外线辐射及冻融循环双因素下面板混凝土力学性能研究

为了建立考虑紫外线辐射作用的混凝土冻融循环损伤模型,有必要弄清紫外线辐射与冻融循环相结合条件下对面板混凝土力学性能的影响。为此进行了紫外线辐射试验、冻融循环试验和混凝土抗弯强度试验,并对混凝土试件表面状况、质量损失率和抗弯强度进行了对比分析。试验结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越大,质量损失率越大。相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大。紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来。紫外线辐射对经受冻融循环后的混凝土抗弯性能没有明显的影响,在其他条件相同的情况下,水灰比越低,抗弯强度越高。