冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明：冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。     

冻融循环对再生保温混凝土性能影响的试验研究

再生保温混凝土是将建筑材料的再生利用和结构自保温相结合而提出的一种新型绿色建材,为了研究冻融循环对其性能的影响,在再生保温混凝土优化配合比的基础上,设计了5种不同比例再生粗骨料的配合比进行0、15、30、50次冻融循环,并测定相应的抗压强度和导热系数。试验结果表明,再生保温混凝土经过冻融循环后强度有所降低,运用回归分析法确定了不同再生粗骨料取代率的混凝土在不同冻融循环次数后对其抗压性能的定量影响规律,从而为再生保温混凝土在冻融环境下的工作机理研究提供依据。     

硫酸盐冻融对自密实再生粗骨料混凝土力学性能的影响

采用快速冻融循环法研究再生粗骨料(RCA)替代率、冻融环境及冻融循环次数对自密实再生粗骨料混凝土(SCRCAC)力学性能的影响。结果表明：RCA替代率相同时,清水冻融环境中SCRCAC经历125次冻融循环后的抗压强度、劈拉强度及单轴抗压强度损失率最小,5%质量分数的MgSO₄溶液冻融环境中为最大。冻融试验初期硫酸盐可抑制冻融损伤。冻融试验后期,不同冻融环境及RCA取代率下再生粗骨料混凝土与普通混凝土的抗压强度与冻融循环次数的关系曲线逐渐呈现分离。基于此,提出了劈裂抗拉及单轴抗压强度与抗压强度之间的新关系式,该模型能较好地预测RCASCC经硫酸盐冻融后的损伤劣化规律。建立的强度预测模型经游程检验表明模型精度较高。灰熵关联分析表明：清水、5%质量分数的Na₂SO₄溶液及5%质量分数的Na₂SO₄与5%质量分数的MgSO₄的混合盐溶液冻融环境中冻融循环次数对抗压强度及劈拉强度的影响大于RCA取代率;而与5%质量分数的MgSO₄溶液中情况相反...     

冻融循环后再生混凝土的力学性能及损伤模型研究

通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明：再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。     

冻融后引气再生混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

通过在再生混凝土中添加引气剂配制出引气再生混凝土,并制作了不同直径钢筋-引气再生混凝土中心拔出试件。将试件放在冻融环境为淡水与盐浓度为5%的人工海水中进行了25、50、75次快速冻融循环,然后对未经冻融循环作用以及经过不同次数冻融循环作用的中心拔出试件进行了黏结性能试验研究。试验中测试了钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结滑移,观察了试件开裂形态随施加荷载、钢筋直径、冻融循环次数的变化情况。依据试验结果,分析了钢筋直径、冻融循环次数对黏结强度、黏结滑移的影响规律。试验表明,随着冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土黏结力逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量变大,且在海水中冻融的试块黏结力损失更为严重。     

冻融循环下再生混凝土力学性能研究

为探究冻融循环作用对再生混凝土力学性能影响,以再生粗骨料取代率为变量,对冻融循环后再生混凝土质量及弹性模量进行研究,通过劈裂试验和静力抗压试验,综合评价冻融循环后再生混凝土的力学性能。结果表明：再生混凝土质量损失率、弹性模量损失率随冻融循环次数的增加逐渐增加;经50次冻融循环后,再生混凝土的受拉强度和受压强度较未冻融时偏低,且随再生粗骨料取代率的增加而呈现先减少后增大的趋势,当再生粗骨料取代率为50%时抗拉及抗压强度最低。     

混凝土冻融耐久性量化分析

阐述了混凝土的冻融破坏机理和冻融破坏的过程;根据混凝土冻融循环的试验结果,分析混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度随冻融次数变化的规律,并建立混凝土抗折强度的指数衰减规律方程,由此可对混凝土冻融耐久性进行量化分析;引入抗冻因子的概念进一步分析混凝土耐久性与强度的关系;同时提出了提高混凝土抗冻性能的主要措施。     

冻融作用下土体无侧限抗压强度变化研究

通过设置不同冻融循环温度和循环次数,开展了冻融循环下原状黄土和重塑黄土的无侧限抗压强度试验,研究结果表明：原状黄土在不同冻融温度下,随着提高冻融循环次数,土体无侧限抗压强度均呈现为持续降低趋势,黄土经过冻融循环后,原本土体结构受到严重破坏,降低了土体的抗压强度,且随着冻融循环温度的降低,黄土抗压强度的损失程度也越来越大;重塑土的无侧限抗压强度变化趋势和原状黄土大致相同,但重塑黄土0次冻融循环时的无侧限抗压强度与各次冻融循环后的强度差距较小,每次循环后的强度波动范围在2～8kPa内;冻融作用下,黄土渗透系数呈现出先增大后趋于稳定的规律,对其渗透系数影响较大的主要在前4次冻融循环。     

冻融循环下玻化微珠保温混凝土抗压性能试验研究

玻化微珠保温混凝土是适应我国建筑节能和结构自保温体系发展而提出的新型绿色建材,为了研究冻融对其抗压性能的影响,进行了冻融循环下的立方体抗压强度试验。在保温混凝土优化配合比的基础上,选定六个影响混凝土强度的主要因素,设计正交试验,采用快冻法对玻化微珠保温混凝土进行0、15、30、50次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,确定混凝土强度及其退化特征。试验结果表明:经过50次冻融循环后,水灰比为0.50的混凝土抗压强度降低为初始值的80.90%,运用回归分析法确定了抗压强度与冻融次数之间的定量关系表达式,通过极差分析确定水灰比是影响混凝土冻融后强度的主要因素。     

冻融损伤后再生混凝土与钢筋黏结滑移性能梁式试验研究

通过9组试件的梁式试验,以不同冻融循环次数、混凝土类型、再生混凝土强度等级、锚固长度、钢筋直径为变量,研究冻融损伤后钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能。结果表明：各组试件均发生了测试钢筋的拔出破坏,当冻融循环次数相同时,再生混凝土强度和锚固长度对钢筋与再生混凝土的黏结性能影响较大,其中钢筋开槽组试件冻融50次和150次后,其黏结强度分别降低8.5%、28.3%;对黏结强度的拟合公式进行验证,计算值与实际值吻合较好;最后建立了钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将计算值与试验值进行对比,二者吻合较好。     

盐酸环境下粉煤灰混凝土的冻融循环衰减特性研究

为了获得盐酸环境下冻融循环对粉煤灰混凝土强度特性的影响,开展快速冻融试验对不同粉煤灰添加量的粉煤灰混凝土在不同pH值盐酸环境下的冻融循环衰减过程进行了研究。研究发现,粉煤灰混凝土的耐酸性能要明显优于普通混凝土,随着冻融循环次数的增加,盐酸环境下粉煤灰混凝土的抗压强度整体呈现衰减趋势,但是当粉煤灰的添加量较大、冻融循环次数较少时,其抗压强度明显增强。随着冻融循环次数的增加,盐酸环境的pH值越小,粉煤灰混凝土的抗压强度衰减也越明显。     

纳米强化技术对再生混凝土耐久性影响研究

通过试验重点研究纳米CaCO3和纳米SiO2对再生混凝土抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性的影响。制作100mm×100mm×100mm再生混凝土立方体试件,采用慢冻法测其质量损失和抗压强度损失评价其抗冻性;采用干湿循环试验测其质量损失和抗压强度损失评价其抗硫酸盐侵蚀性。与未强化的再生混凝土相比,经过冻融循环试验,掺15%纳米CaCO3的再生混凝土强度损失下降了59.6%;掺1%纳米SiO2的再生混凝土强度损失下降了73.3%;经过干湿循环试验,掺15%纳米CaCO3的再生混凝土强度损失仅下降了9.7%,而掺1%纳米SiO2的再生混凝土强度损失下降了41.5%。纳米CaCO3和纳米SiO2的掺入均可在一定程度上改善再生混凝土的抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性,掺量为1%的纳米SiO2效果更加明显,纳米强化法有利于综合提高再生混凝土的耐久性。     

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.     

添加粉煤灰和硅粉的路面高性能再生混凝土冻融特性试验研究

在分析影响混凝土冻融特性的主要影响因素的基础上,利用冻融循环试验,对比研究了普通混凝土、添加粉煤灰和硅粉的高性能混凝土及高性能再生混凝土的冻融特性。试验结果表明,外掺粉煤灰和硅粉能显著提高普通混凝土和再生混凝土的抗压强度,并显著改善其抗冻性能;添加粉煤灰和硅粉能有效提高再生混凝土的抗压强度,且高于相同配合比的普通混凝土,高性能再生混凝土的抗冻性能接近于普通混凝土,符合实际工程的需要;冻融循环前期的抗冻性能劣化较后期更为严重,建议加强早期的养护。     

冻融后玻化微珠保温承重混凝土力学性能退化规律研究

采用快冻法,对玻化微珠保温承重混凝土和普通混凝土进行了25次、30次、50次、75次冻融循环试验研究,根据试验结果得出了抗压强度随冻融循环的退化规律,建立了与冻融参数相关的退化计算公式。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,普通混凝土与玻化微珠保温承重混凝土立方体抗压强度呈下降趋势,但玻化微珠保温承重混凝土的抗压强度下降趋势缓和,对冻融循环较不敏感,这说明玻化微珠保温承重混凝土抗冻性能优于普通混凝土,且冻融次数越多越明显。     

基于冻融损伤下的高性能混凝土力学性能 衰减规律研究

为研究冻融损伤对高性能混凝土力学性能损失的影响,将混凝土置于水或盐溶液中快速冻融400次后,测其动弹性模量、抗折、抗压及劈裂抗拉强度。定性分析了冻融循环次数与上述四个评价指标间的关系,并分析了损伤度与相对剩余抗折强度及抗压强度之间的关系,建立了抗折强度的衰减方程。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的动弹性模量、抗压、抗折和劈裂抗拉强度均逐步降低,抗压强度的衰减速率先增大后减小,动弹性模量、抗折、劈裂抗拉强度则是不断增大;相同冻融循环条件下,含气量越低、水胶比越大,冻融损失越大;冻融介质对混凝土的强度损失有一定影响,盐溶液对强度造成的损失更大;损伤度与相对剩余抗折强度间具有良好的相关性,但与抗压强度间不具有相关性。     

冻融循环作用后变形钢筋与混凝土粘结性能退化研究

冻融循环作用后,混凝土内部发生损伤,混凝土的质量损失增加,超声波速、抗压强度和劈裂抗拉强度下降;而随着冻融循环作用次数的增加,钢筋与混凝土的粘结强度下降,钢筋自由端的峰值滑移量则增大;通过对3种直径螺纹钢筋与混凝土冻融后的粘结性能的试验研究得出:冻融循环作用后钢筋与混凝土粘结性能下降,特别是极限粘结强度随着冻融循环作用次数增加而下降,根本原因是由于冻融作用损伤混凝土造成混凝土的强度下降所致。     

再生粗骨料品质与掺量对再生混凝土抗冻融性能影响规律

与天然骨料相比,再生骨料表面附着一些硬化水泥块,相应吸水率较大,进而导致其机械强度较低。不同品质及掺量的再生粗骨料(RA)对相应再生混凝土的抗冻耐久性也是北方地区工程常关注的问题。采用快速冻融法对比研究了普通骨料混凝土(OAC)、优质再生粗骨料混凝土(HRAC)、正常质量的再生粗骨料混凝土(NRAC)的抗冻性能,同时结合质量损失率、相对动弹性模量变化研究了RA的品质及掺量对不同冻融循环次数下RAC抗冻性能的影响规律。试验表明,抗冻融破坏能力高低顺序为OACHRACNRAC;经过250次冻融循环后,NRAC的质量损失率达5.36%,RA掺量为100%时,NRAC相对动弹性模量低于60%,不满足F250要求。     

冻融循环对再生混凝土砖砌体抗压性能的影响

基于国内人工气候模拟实验室,对24个再生混凝土砖砌体试件进行不同循环次数的冻融模拟试验,进而进行轴心抗压试验,研究了冻融循环次数对再生混凝土砖砌体抗压性能的影响.对比分析了砌体试件破坏形态、抗压强度、应力-应变关系随冻融循环次数增加的变化规律;建立了砌体试件抗压强度均值随冻融循环次数退化的关系式;通过对砌体试件实测应力-应变数据的拟合,得到了不同冻融循环次数下砌体试件的抗压本构关系曲线.所得结果可为冻融循环下在役砌体结构耐久性研究以及抗震性能评估提供理论基础.     

冻融后再生混凝土与钢筋黏结性能试验研究及微观结构分析

以100%再生粗骨料取代天然碎石,以钢筋直径16 mm和20 mm锚固长度5 d和10 d为变动因素制作中心拔出试件。采用快冻法进行冻融循环试验,研究不同冻融循环后再生混凝土抗压强度、极限荷载和极限黏结应力的变化规律,通过对黏结界面扫描电镜观察,从微观角度分析再生混凝土冻融破坏原因。试验结果表明:冻融循环后再生混凝土抗压强度下降,极限荷载和极限黏结应力随冻融循环次数的增加而减小,是由于再生混凝土内部受冻胀破坏所致。