聚丙烯纤维橡胶混凝土的抗冻性能及损伤劣化模型

为提高寒冷地区橡胶混凝土路面的抗冻性能,延长其服役寿命,研究聚丙烯纤维掺量对橡胶混凝土抗冻性能的影响.结果表明:试件质量损失率在冻融初期呈负增长,相对动弹性模量和强度随冻融循环次数的增加均逐渐降低;聚丙烯纤维能提高橡胶混凝土的抗冻性能,对试件抗拉强度的提高效果优于抗压强度.根据损伤力学,定义了聚丙烯纤维橡胶混凝土的冻融...     

氯盐环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土冻融损伤模型试验研究

研究了聚丙烯纤维掺量为0、0.8、1.0、1.2 kg/m~3的陶粒混凝土冻融后的抗冻性能及力学性能。结果表明:随着冻融循环次数增加,纤维陶粒混凝土的相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度均逐渐降低,掺加聚丙烯纤维可有效提高陶粒混凝土的抗冻性能;从相对动弹性模量、抗压强度指标分析,纤维掺量为1.0 kg/m~3时陶粒混凝土的抗冻性能较好;从劈裂抗拉强度指标分析,纤维掺量为0.8 kg/m~3时陶粒混凝土具有较好的延性;根据抗冻性能衰减规律建立了纤维陶粒混凝土的指数型冻融损伤模型,利用实验数据拟合得到了不同纤维掺量的冻融损伤方程。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土冻融损伤试验研究

为研究混杂纤维对高性能混凝土抗冻性能的改善效果,对普通素混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和钢-聚丙烯混杂纤维混凝土开展快速冻融循环试验,对冻融作用下试样的各项强度指标进行了检测,并对其质量损失率及相对动弹性模量的变化规律进行了分析。研究结果表明:掺加纤维有利于改善高性能混凝土的抗冻性能,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗冻性能最好,经过200次冻融循环,其质量损失率,相对动弹性模量损失率和强度损失均最低;基于三次多项式建立的纤维混凝土冻融损伤模型比基于指数函数建立的纤维混凝土冻融损伤模型精确度更高,在描述纤维混凝土的冻融损伤程度上适用性较强。     

混杂纤维混凝土冻融耐久性与损伤模型研究

采用钢-玄武岩纤维增强混凝土的技术方法,通过冻融循环试验,研究了钢纤维与玄武岩纤维相互混杂对混凝土抗冻性的影响规律及其冻融损伤模型。研究结果表明:不同的纤维掺量对混凝土抗冻性影响较大,当钢纤维体积掺率为1.5%、玄武岩纤维体积掺率在0.05%左右时,混凝土的抗冻性最好,达到了F250以上水平;分析了混杂纤维混凝土的冻融损伤机理,分别以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量建立了混杂纤维混凝土的冻融损伤模型,发现动弹性模量衰减模型优于冻融累积损伤衰减模型,且二次项函数模型比指数函数模型具有更高的拟合精度。     

纤维混凝土冻融损伤试验研究

对普通素混凝土、掺加钢纤维或聚丙烯纤维的混凝土进行了快速冻融循环试验,经过对试件进行强度测试,分析研究了冻融循环后掺加不同纤维的混凝土的力学损伤规律,依据损伤破坏的相关理论,对纤维混凝土的冻融损伤破坏机理进行了分析。以动弹性模量来定义损伤变量,依据试验数据对损伤演变模型进行了拟合。分析和计算结果表明:混凝土中掺加纤维有助于减小冻融循环对试件动弹性模量的影响,提高了混凝土的抗冻性;掺加钢纤维和聚丙烯纤维的混凝土抗压强度和抗弯拉强度损失远小于普通素混凝土,尤其是抗弯拉强度大大提高;结合试验数据对冻融损伤演变方程进行拟合,发现纤维混凝土冻融损伤演变模型有较高的拟合精度,说明该模型能较好地表征本试验的纤维混凝土冻融损伤演变过程。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

冻融循环下不同纤维混凝土损伤模型研究

选取普通混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土进行快速冻融循环试验,研究了不同纤维混凝土冻融损伤的相关性能,根据损伤理论分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的机理。根据试验结果分析进行拟合,建立了基于相对动弹模衰减的不同纤维混凝土冻融损伤模型。研究分析和计算表明,不同的纤维对混凝土抗冻性都有较大的影响,掺有钢纤维的混凝土抗冻性优于普通混凝土,掺有聚丙烯纤维的混凝土抗冻性最优;结合试验数据进行比较分析发现模型采用二次多项式函数的拟合精度比指数函数的拟合精度更高。     

冻融作用下煤矸石陶粒混凝土劣化规律及寿命预测

通过对不同煤矸石陶粒掺量(0、20%、40%、60%)的混凝土进行快速冻融循环试验,探究了冻融循环后煤矸石陶粒混凝土的表面劣化、质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,以不同冻融循环次数下煤矸石陶粒混凝土的动弹性模量为损伤变量,建立了煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型,并对其在自然冻融环境下的寿命进行了预测。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,煤矸石陶粒混凝土的抗冻性能逐渐降低,但降低幅度有所不同;随着煤矸石陶粒取代率的增加,混凝土的抗冻性能呈现先下降后提高再下降的趋势;建立的煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型与试验结果符合较好,具有较高的精度;当煤矸石陶粒掺量为40%时,混凝土的抗冻性能效果最佳,抗冻耐久性寿命最长。     

纤维橡胶混凝土基本力学及耐久性能研究

为进一步探究纤维橡胶混凝土基本力学及耐久性能,基于试验研究了不同橡胶掺量、不同橡胶粒径对纤维橡胶混凝土抗压强度、抗拉强度、抗冻性能及抗渗性能影响。试验结果表明,橡胶掺量与混凝土抗压强度及抗拉强度存在反比关系,随着橡胶掺量的增加,纤维橡胶混凝土抗压及抗拉强度均不断降低;橡胶体积掺量控制为5%时,纤维橡胶混凝土抗冻及抗渗性能最佳。不同粒径橡胶对混凝土强度及耐久性能影响显著,掺加2mm粒径橡胶颗粒的混凝土抗压及抗拉强度降幅最小,掺加80目粒径橡胶粉的混凝土抗冻及抗渗性能最佳。     

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。     

掺聚丙烯颗粒混凝土抗冻性能试验研究

表面粗糙再生聚丙烯颗粒等体积代替细骨料0、4%、6%、8%,制作不同配合比的混凝土试件,试验选择慢冻法和快冻法,研究冻融0、30、60、90、120、150次再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度和动弹性模量变化规律和损伤情况,并分析抗冻性。结果表明:增加冻融次数,不同掺量的再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量均不断降低,损伤增大。适量掺加表面粗糙再生聚丙烯颗粒,可提升强度和动弹性模量,并有效抑制质量损失、强度劣化,提升抗冻性能。综合考虑混凝土抗冻性能,建议掺入表面粗糙的再生聚丙烯颗粒的最佳体积掺量为6%。     

聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能

针对冻融造成的混凝土路面剥蚀问题,采用聚丙烯纤维与聚合物胶粉和硅粉复合对混凝土进行改性,应用正交试验方案研究了胶粉掺量、硅粉掺量、纤维掺量以及纤维长度四个参数对聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能的影响。结果表明,纤维掺量0.3%,纤维长度6mm,胶粉含量10%,硅粉掺量2.5%的聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能最优;胶粉在水泥水化同时形成乳胶薄膜和引入气体能大幅度的提高混凝土的抗冻性;硅粉能有效的改善混凝土内部的孔结构,提高抗冻性;聚丙烯纤维配合胶粉能减轻胶粉在混凝土出现微裂缝时所受的拉应力,从而有效延长混凝土的抵抗冻融破坏的时间。     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

聚丙烯纤维和引气剂对混凝土抗冻性能的影响

通过冻融循环试验,研究了聚丙烯纤维和引气剂掺量对混凝土质量损失率及动弹性模量的影响,分析了聚丙烯纤维和引气剂对改善混凝土抗冻性能的机理.试验结果表明,聚丙烯纤维和引气剂掺量一定时,抑制了混凝土的剥落,降低了混凝土的损伤速率,显著提高了混凝土的抗冻融耐久性能.     

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。     

玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验研究

通过掺入5%~30%的橡胶颗粒、1~5 kg/m^3的玄武岩纤维,开展了玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能及抗冻耐久性能试验研究,分析了不同配比下试件的抗压强度变化规律,探讨了玄武岩纤维、橡胶颗粒掺量对混凝土试件质量损失率、相对动弹性模量的影响。结果表明,掺入橡胶颗粒会导致混凝土抗压强度下降,但玄武岩纤维能保持试件破坏时的整体性;当橡胶颗粒用量较少时,玄武岩纤维的掺入能有效提高试件的抗压强度;橡胶颗粒及玄武岩纤维均能在不同程度上提高混凝土试件的抗冻性能,10%的橡胶颗粒掺量对冻融过程中的质量损失有较好的控制作用,但掺量过多时效果不明显;玄武岩纤维掺量对试件冻融过程中的质量损失、相对动弹模量变化相对不敏感,试件的冻融性质受橡胶颗粒的影响更加显著。     

橡胶微粒路面混凝土抗冻性研究

针对掺入橡胶微粒混凝土的抗冻性能,通过快速冻融实验探讨了橡胶微粒掺量对混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明:橡胶微粒的最佳掺量为30%左右,过小或过大的掺量对混凝土抗冻性均不利。     

PVA纤维水泥基复合材料单面盐冻性能及损伤

单面盐冻环境下PVA纤维水泥基复合材料的冻融破坏反映了路面、桥面由于除冰盐造成破坏的工程实际情况。本文通过单面盐冻试验研究PVA纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量对水泥基复合材料抗冻性能的影响,试验结果表明,纤维掺量在0~2%之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着纤维掺量的增加抗冻性能增强;水胶比在0.27~0.4之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着水胶比的增大抗冻性能减弱;粉煤灰掺量在45%~50%之间时,PVA纤维水泥基复合材料表现出良好的抗冻性能。并用二参数Weibull分布模型分析了PVA纤维水泥基复合材料的冻融损伤,建立了考虑纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量三因素的冻融损伤模型,模型计算值与试验值吻合良好,表明本文建议的模型可用于PVA纤维水泥基复合材料冻融损伤分析,为进一步研究其冻融损伤规律提供参考。     

冻融循环作用下BSFC的抗冻性及损伤模型

为研究玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BSFC)的抗冻性能,进行了单轴抗压强度试验、劈裂抗拉试验、超声波检测试验和孔结构表征试验,分析了冻融前后BSFC的质量损失率、相对波速、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度的变化规律以及细观结构特征.同时,运用损伤力学对BSFC的冻融损伤进行多指标评价;采用分形维数计算BSFC的气孔结构分布分形维数,拟合得到玄武岩纤维的贡献率公式,建立了基于气孔结构分布分形维数和玄武岩纤维贡献率的冻融损伤模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,BSFC的质量损失率增大,纵波波速、抗压强度和劈裂抗拉强度下降;BSFC的孔结构劣化,大孔径孔数量增多,气孔结构分布分形维数降低;在相同冻融次数下,玄武岩纤维掺量为0.18％时BSFC的抗冻性好;BSFC的冻融损伤与气孔分布分形维数、玄武岩纤维贡献率之间回归效果显著,可以预测经历冻融循环后BSFC的损伤劣化.     

单面冻融下玄武岩纤维混凝土抗冻性能研究

通过玄武岩纤维混凝土单面冻融试验,分析了不同冻融次数、冻融介质(水、盐、飞机除冰液)和纤维掺量下混凝土的质量损失、动弹性模量及抗压强度,研究了玄武岩纤维混凝土的单面抗冻性及其损伤规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,3种冻融介质下玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量、抗压强度均减小,而质量损失出现相反情况。3种冻融介质对混凝土的损伤程度最严重为盐溶液,其次分别为水溶液、飞机除冰液。对于水冻与盐冻,混凝土掺入玄武岩纤维能够提升其抗冻性。通过拟合发现,二次多项式模型的拟合精度高于指数型模型,说明二次多项式模型更能准确表征单面冻融下玄武岩纤维混凝土的损伤程度。