BFRP筋与蒸养混凝土粘结性能研究

为研究BFRP筋与混凝土粘结性能,将BFRP筋混凝土试件蒸养8h后再各标养3d及28d,对试件进行中心拉拔试验。研究不同龄期试件破坏形态及试件粘结强度随混凝土强度和粘结长度变化的规律,利用1st Opt软件对试件粘结强度与影响因素关系进行二次非线性曲面拟合。结果表明,试件主要破坏形态为BFRP筋拔出和混凝土劈拉破坏;与粘结长度相比,混凝土强度对不同龄期试件的粘结强度影响较显著,C40比C25增幅达29.1%,17.5d比7.5d降幅达21.4%;1st Opt软件拟合的粘结强度公式为确定不同混凝土强度、不同粘结长度下试件不同龄期的粘结强度值提供理论依据。     

硅灰掺量对水泥基灌浆料与老混凝土界面粘结强度的影响

为研究硅灰掺量对水泥基灌浆料(CGM)与老混凝土界面粘结强度的影响,分别测试了不同硅灰掺量下的复合立方体试块1d、3d、7d、28d龄期的双面剪切强度和劈拉强度.利用扫描电子显微镜分析了28d龄期的界面微观形貌.研究表明,在一定掺量范围内,硅灰对粘结界面各龄期的剪切强度、劈拉强度均产生有利的影响.当硅灰掺量在4％ ～5％时,粘结界面28 d龄期的剪切强度和劈拉强度分别达到最大值4.85 MPa、3.78 MPa,较未掺硅灰组的剪切强度和劈拉强度分别提高了81％、60％.粘结界面的微观形貌表明,硅灰不仅能增加界面过渡区内C-S-H凝胶的含量,降低Ca(OH)2的取向性,还能填充老混凝土界面上的微裂缝和孔隙,改善区内的缺陷,增加机械咬合力,宏观上提高界面粘结强度.     

基于BP神经网络的HPFL加固层与混凝土粘结强度预测

根据HPFL加固层和加固混凝土构件之间的243个正拉粘结强度试验测试和24个剪切粘结强度试验测试,将影响二者粘结强度的主要因素,如抹灰龄期、加固界面粗糙度、混凝土和砂浆强度、修补方位等作为特征参数,建立了预测HPFL加固层与混凝土粘结强度的BP人工神经网络模型.采用训练好的BP神经网络对HPFL加固层与混凝土粘结强度进行了预测,并与实测值进行了对比.正拉粘结强度预测值与试验值之比的平均值为1.056,标准差为0.057;剪切粘结强度预测值与试验值之比的平均值为0.988,标准差为0.127.结果表明:预测值与试验值符合良好,利用BP神经网络对HPFL加固层与混凝土粘结强度进行预测是可行的.     

冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型

为预测混凝土材料冻融循环后冲击劈拉强度,本文对混凝土标准冻融试件和混凝土劈拉试件进行0、25、50、75、100次的冻融循环试验,通过动弹仪对混凝土标准冻融试件进行动弹性模量测试,采用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆系统分别在0.5和0.5×10⁶、1.0×10⁶、2.0×10⁶ kN/s的力加载速率下对劈拉试件进行劈拉试验,分析了冻融损伤以及力加载速率对混凝土冲击劈拉强度的影响。结果表明：随着冻融次数的增加,标准冻融试件的表观状况、质量、相对动弹性模量均不断劣化;当冻融次数一定时,随着力加载速率的提高,混凝土试件的冲击劈拉强度不断提升。在上述试验基础上,建立了冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型,该模型可为冻融循环后混凝土冲击劈拉强度的预测提供理论依据。     

养护温度对喷射混凝土性能影响的试验研究

为探究不同地温环境对喷射混凝土性能的影响,本研究在实验室模拟相应温度条件,开展不同养护温度下喷射混凝土强度、耐久性及混凝土与岩石粘结强度的研究.结果表明,在25～40℃养护条件下,随养护温度的提高,喷射混凝土的抗压强度、混凝土与岩石的粘结强度呈增大趋势,但在60℃养护条件下抗压强度和粘结强度均降低并随龄期呈先增大后降低的趋势;25～60℃养护条件下的混凝土抗渗等级都为最高等级,氯离子渗透性皆处于低级;随温度升高,其抗渗性、抗氯离子渗透性、抗碳化能力均有所降低.     

高温下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验研究

为研究温度对钢筋与混凝土粘结性能的影响,通过制作30个标准立方体试块、8个温度场试件及15个中心拉拔试件,分别完成了室温(20℃)、100℃、200℃、400℃、600℃下标准立方体试块抗压试验与抗拉劈裂试验、拉拔试件温度场试验及中心拉拔试验.分析了高温作用对混凝土抗压强度与抗拉强度的影响,根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验方法,在此基础上研究了高温下钢筋与混凝土粘结性能退化规律.基于Harajli模型综合考虑温度对粘结强度、峰值滑移及试件破坏模式的影响,提出了高温下钢筋与混凝土粘结-滑移本构模型.试验结果表明:高温下混凝土强度、钢筋与混凝土的粘结强度随温度升高整体呈下降趋势,但在100℃时发生陡降现象,高温下钢筋与混凝土的粘结强度变化趋势与混凝土抗拉强度相近.最后提出了高温下钢筋与混凝土的粘结-滑移本构模型,并验证了模型的适用性.     

GFRP筋与再生混凝土粘结性能试验研究

为了系统研究GFRP直径、再生混凝土粗骨料取代率、立方体抗压强度及劈裂强度四因素对GFRP筋再生混凝土间粘结性能的影响,按照CSA标准设计制作了12组标准粘结试验并进行抗拔试验。试验结果表明,再生混凝土粗骨料取代天然骨料对粘结破坏形态影响不大,破坏形态以拔出破坏为主;但平均粘结强度随着再生混凝土粗骨料取代率的增大而下降;立方体抗压强度、劈裂强度两者对平均粘结强度的影响较为相似,均显示出随强度下降而下降的趋势;由于剪力滞后的影响,平均粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降。     

冻融环境下钢筋与粉煤灰混凝土的粘结承载力

通过对粉煤灰混凝土试件的直接拔出试验,分析粉煤灰掺量与冻融作用对粘结试件的初始滑移粘结强度、劈裂强度、极限粘结强度及粘结强度-滑移曲线下的面积作为粘结试件韧性评价指标的变化规律.试验结果表明:钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;试件粘结韧性随粉煤灰掺量的增加先降低后增强,粉煤灰掺量较大的试件在加载过程中表现出良好的韧性;冻融作用对试件极限粘结强度的影响程度随粉煤灰掺量增大而减小,40%粉煤灰试件在冻融环境下表现出较好的粘结韧性.掺入较多粉煤灰可以在一定程度上减缓粘结试件的冻融损伤.     

塑钢纤维掺量对钢筋与轻骨料混凝土粘结作用的影响

通过对钢筋与轻骨料混凝土进行拔出试验,探究塑钢纤维掺量对钢筋与轻骨料混凝土粘结作用的影响.以τ-s曲线描述试件粘结滑移的过程,用相对粘结强度衡量塑钢纤维掺量的影响作用,引入粘结韧性来分析塑钢纤维在试件粘结滑移过程中约束与耗能作用.结果表明:试件的破坏形态随纤维掺量的增加由劈裂破坏变为拔出破坏;钢筋的平均极限粘结强度τu、峰值滑移量su随纤维掺量的增加而增大;根据试验数据拟合出了相对粘结强度与塑钢纤维掺量的经验公式,可为工程设计提供参考;粘结韧性随纤维掺量的增加而提高,约束与耗能作用明显增强,但本试验塑钢纤维掺量超过6 kg/m3后,韧性虽继续增长,但韧性增幅却呈下降趋势.     

复合材料筋混凝土的粘结滑移关系及锚固性能研究

复合材料(FR P)筋与混凝土的粘结滑移关系是两者之间粘结性能的综合反映。根据有关研究成果和钢筋混凝土原理,并基于19个对拉试件和9个拔出试件的试验结果,详细分析了FRP筋与混凝土间粘结应力的组成、粘结滑移关系及工作机理、粘结应力分布规律、粘结强度以及有关影响因素,旨在给工程中设计、应用和推广FRP筋混凝土结构提供一些帮助。     

热疲劳作用对混凝土力学性能及微观结构的影响

我国西北地区日、年温差大,混凝土经历着温差产生的热疲劳劣化。保持环境湿度恒定,在20 ℃、30 ℃、40 ℃温差下开展两种强度等级的混凝土热疲劳试验,测定其抗压强度、劈裂抗拉强度等宏观性能变化规律;通过超声无损检测技术和压汞试验测定微观结构。结果表明:热疲劳劣化效应明显,随循环温差的增大和循环次数增加,混凝土强度下降明显,C40混凝土下降幅度大于C25混凝土,且劈裂抗拉强度较抗压强度对热疲劳作用更敏感;超声波速呈减小趋势,说明混凝土内部裂隙缺陷增多;同一循环温差下,混凝土的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随温差循环次数增加而增大,孔隙总表面积减小,孔隙结构表现出粗化的特征且呈劣化的趋势,C40混凝土的孔隙率小于C25混凝土,但其孔隙率相对变化值更大,从微观层面揭示了混凝土在热疲劳作用下强度损伤的内在原因。     

UHPC与普通混凝土试件界面黏结抗冻性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)因为其较高的强度和优良的耐久性被认为是极具潜力的结构修补用材料之一。同时,UHPC与普通混凝土(NC)之间的界面黏结性能,是影响UHPC在混凝土加固修复工程中应用可靠性的关键因素。针对严寒环境,本试验对超高性能混凝土与普通混凝土(以下简称UHPC-NC)黏结试件开展－60 ℃的冻融循环试验,分析冻融循环后试件的宏观形态变化、质量变化率。通过黏结强度试验,获得界面的黏结强度以及相应的界面破坏模式。试验主要分析－60 ℃冻融循环对UHPC-NC试件界面黏结性能的影响,以及界面的不同处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛及劈裂)对抗－60 ℃冻融循环作用的影响,同时,对冻融作用下UHPC-NC试件的界面损伤机理进行初步探索。试验结果表明:－60 ℃冻融循环对UHPC-NC试件黏结强度有较大影响,劈裂组试件的界面黏结强度在经历10次、15次、20次冻融循环后分别下降为界面黏结基准强度的72.94%、55.62%及44.33%,界面黏结强度呈现先急速下降再缓慢下降的趋势;界面粗糙度越高,界面的剩余黏结强度越大,经历20次冻融循环后,劈裂组试件的剩余黏结强度为高压水射流冲毛试件的2.03倍。     

不同水胶比的橡胶混凝土低温力学性能试验研究

在3种水胶比0.35、0.40、0.45下,分别配制含4种橡胶掺量的混凝土,在低温-30 ℃、常温20 ℃和0 ℃进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验研究.结果表明,低温条件下,不同水胶比的橡胶混凝土抗压和抗拉强度均有所提高,但强度变化有明显差异,水胶比越大,受低温的影响程度越显著.在0 ℃时,基准混凝土的强度较常温略有下降,随着橡胶掺量的增加,强度由减小转变为增大趋势.低温-30 ℃时,水胶比为0.35时,橡胶混凝土力学性能相对优越.     

废PET塑料纤维对再生混凝土基本性能的影响

为了提高再生混凝土(RAC)的力学性能,将废聚对苯二甲酸乙二酯(PET)塑料瓶剪成纤维条制成纤维再生混凝土(FRRAC)。通过纤维再生混凝土与再生混凝土的坍落度试验和强度试验,研究废PET塑料纤维长度、掺量对再生混凝土基本性能的影响,并进行强度影响因素的显著性分析和混凝土微观结构分析。结果表明：与不掺纤维的再生混凝土相比,纤维再生混凝土的流动性降低,且随废PET塑料纤维掺量、长度的增大而下降;掺PET纤维后,再生混凝土的抗压强度总体上有所提高,劈裂抗拉强度明显大幅提高。对于抗压强度,废PET塑料纤维的掺量影响显著;对于劈裂抗拉强度,纤维掺量、长度及二者交互作用均影响显著。掺PET纤维虽然会引入薄弱的界面过渡区,但适量时可使再生混凝土结构致密。     

基于机器学习的高温后聚丙烯纤维混凝土强度预测

影响高温后聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学性能的因素众多,因此相关试验的周期长,试验量大。如何利用现有试验数据预测高温后聚丙烯纤维混凝土的强度能够有效提高试验效率,为实际工程提供参考。通过研究纤维尺度、纤维掺量和温度对混凝土强度的影响,建立纤维尺度、掺量和温度为因子的回归树(RT)、支持向量机回归(SVR)和BP神经网络三种模型。将聚丙烯纤维混凝土在不同受热温度(20 ℃、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃)下的劈裂抗拉强度和抗压强度试验值与预测值进行比较,结果表明:三种模型均能以较高的精度预测高温后聚丙烯纤维混凝土的劈裂抗拉强度和抗压强度;与实测值相比,三种模型预测值与实测值的相对误差基本控制在15%以内,个别数据出现较大预测误差;比较三种模型的平均绝对误差(MAE)和平均相关系数R²,人工神经网络(ANN)模型的预测结果较好,验证了基于机器学习的高温后聚丙烯纤维混凝土力学性能预测的可靠性。     

玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响

研究了掺入0．05％～0．35％的玄武岩纤维对混凝土的抗压强度,劈裂抗拉强度以及弯曲性能的影响,并采用扫描电镜对纤维在混凝土中的微观作用机理进行了分析。结果表明,当纤维的掺量在0．3％以内时,混凝土3 d、7 d、28 d的抗压、抗拉强度都有不同程度的提高,当掺量超过0．3％时,混凝土28 d的抗压、抗拉强度开始下降,且掺量越大,强度下降的也越多;弯曲试验结果表明,掺入0．05％～0．25％的玄武岩纤维后,混凝土的抗折强度平均提高7．96％,掺量为0．2％时,抗折强度提高17．0％,且掺入玄武岩纤维后,混凝土的应力-应变曲线有了明显的屈服点,混凝土的极限拉伸值增大,弹性模量降低,刚度减小,延性与柔性增加,混凝土的抗裂性增加,使用寿命延长。     

干湿循环作用下混凝土力学性能及微观结构研究

为揭示混凝土在干湿循环作用下的劣化机理,本文对不同强度等级的混凝土进行干湿循环试验,并在试验过程中测定混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、超声波速、孔隙率等物理量,探究了干湿循环作用对混凝土物理力学性能的影响,并从微观尺度上分析了混凝土强度与孔结构的关系。结果表明:混凝土的强度随干湿循环次数的增加先升高后降低,干湿循环40次后,C20、C30、C40、C50混凝土的相对抗压强度分别下降了13.33%、12.47%、8.45%、6.58%,相对劈裂抗拉强度分别下降了25.93%、23.06%、20.59%、19.03%,相对劈裂抗拉强度较抗压强度衰减更为显著;超声波速和超声波幅表现出不同的变化规律,随着干湿循环次数的增加,超声波速先略有增加而后减小,超声波幅则不断增大;在干湿交替的环境中,混凝土试样的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随着干湿循环次数的增多,先减小后增大,最终表现出孔径粗化特征,这也是混凝土强度后期损失的内在原因。     

磁化水钢纤维再生混凝土早期强度研究

为研究磁化水和钢纤维对再生混凝土早期强度的影响,以C40强度为基准,研究分析不同磁场强度(0 mT、200 mT、260 mT、320 mT)的磁化水和不同体积掺量的钢纤维(0%、0.6%、1.2%)对再生混凝土立方体早期抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并对其微观结构进行观察分析。试验结果表明:钢纤维能够显著提高再生混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度;磁化水对于再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有不同程度的提升,其中劈裂抗拉强度增幅较小;在0.6%钢纤维掺量和260 mT磁场强度下再生混凝土早期抗压强度增幅较为明显。     

RAC配合比设计及力学性能试验研究

将收集的三种不同来源的废弃混凝土,制备成再生粗骨料RA-I、RA-II和RA-III.并分别对再生混凝土进行配合比设计,通过(RAC)力学性能试验,研究了不同取代率及不同使用寿命的骨料对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响.研究结果表明:在不同取代率的情况下,立方体抗压强度、轴心抗压强度基本均超过普通混凝土的相应强度;对于劈裂抗拉强度,骨料RA-I随着取代率的增加相继增长;骨料RA-II和骨料RA-III随着取代率的增加呈先增加后降低的趋势;对于抗折强度,随着取代率的增加而呈先降低后持续增高的趋势.