早期受冻混凝土服役性能损伤探究

通过不同起冻时刻早期受冻混凝土服役性能的测试,分析了起冻时刻对混凝土损伤形态、强度损失、相对动弹性模量、渗透性及孔隙结构的影响规律及影响机理.结果表明:起冻时刻对混凝土服役性能的影响程度表现为2.0h受冻最显著,0.5h受冻与8.0h受冻损伤程度相当、次之,1,3d受冻时损伤程度最小且随着起冻时刻的推迟损伤程度减轻;受冻混凝土劈拉强度损失最显著,相对动弹性模量损失次之,抗压强度损失最小;3d受冻试件的抗渗性略差于未冻混凝土,1d受冻试件更差,而0.5,2.0,8.0h受冻试件最差,甚至超出AutoClam设备的测试范围.随着起冻时刻的推迟,终凝后受冻混凝土的孔隙结构趋近于未冻混凝土;初凝前受冻混凝土部分损伤可修复,浆体自身、浆体与粗骨料间有肉眼可见裂缝,孔径0~0.06mm的弦长频率明显降低,各孔径梯度的含气量(体积分数)均不同程度增大;初凝后终凝前受冻混凝土浆体自身、浆体与粗骨料间均有明显裂缝,细骨料颗粒显露明显,孔径1.70~4.00mm的弦长频率、孔径2.00~4.00mm的含气量明显增大.     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明：早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2h、0.5h、8h、1d、3d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明:早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2 h、0.5 h、8 h、1 d、3 d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

早期受冻环境对混凝土服役期性能的影响

为准确评估混凝土早期受冻对其服役期性能的影响,模拟早期突然受冻环境,测试了不同早期受冻环境下混凝土服役期的抗压强度、劈拉强度、动弹性模量等宏观性能参数和孔隙结构、吸水特征等微观指标;分析了受冻温度、受冻时长、起冻时刻等环境参数对混凝土服役期性能的影响规律和影响机理.结果表明：受冻温度越低、受冻时长越长,混凝土服役期宏观性能劣化越明显,浆气比减小,含气量、吸水率、吸水孔率增大,各孔径的气孔数量均有所增加;受冻温度从-1℃降到-5℃、受冻时长从2h延长至4h时,混凝土服役期性能劣化明显,而受冻温度从-5℃降到-9℃、受冻时长从4h延长至8h时,混凝土服役期性能劣化程度较小;初凝后、终凝前受冻的混凝土服役期性能劣化最显著,初凝前受冻的混凝土服役期性能劣化次之,终凝后受冻的混凝土服役期性能劣化程度较小且损失程度随受冻时混凝土龄期的增长而减小;随着起冻时刻的延后,混凝土的浆气比增大,而含气量、吸水率、吸水孔率减小,终凝前起冻的混凝土各孔径梯度的气孔数量明显大于终凝后起冻的混凝土.     

多掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

通过测试再生混凝土坍落度、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度,并对再生混凝土微观形貌、矿物组成进行分析,探究矿物掺合料种类及掺量对再生混凝土力学性能的影响。研究结果表明：将粉煤灰分别与矿渣、硅灰、偏高岭土组合使用能够明显改善再生混凝土和易性;单掺矿物掺合料中,偏高岭土能显著提升再生混凝土力学性能,相较于基准组,养护龄期90 d时,抗压强度和劈拉强度分别提升24.0%和11.0%;复掺矿物掺合料中,粉煤灰-偏高岭土对混凝土的劈拉强度提升效果突出,劈拉强度提升14.0%,抗压强度提升6.5%;三掺矿物掺合料中,粉煤灰-硅灰-偏高岭土对再生混凝土的劈拉强度提升较好,劈拉强度提升9.8%,抗压强度提升4.6%;粉煤灰-矿渣-硅灰-偏高岭土四掺再生混凝土力学性能表现良好,抗压强度最高提升18.4%,劈拉强度最高提升15.5%。     

纤维素纤维矿物掺合料复掺改善高性能混凝土抗渗性研究

利用极差分析和方差分析,研究了纤维索纤维、粉煤灰、煤矸石、硅灰等对混凝土抗压强度、劈拉强度和拉压比的影响.在保证混凝土劈裂强度的基础上.优选混凝土配合比,进行混凝土抗渗性能试验.试验结果表明,纤维素纤维对混凝土的强度无明显影响,但对混凝土抗渗性能有较大影响,与矿物掺合料复掺可显著提高混凝士的抗渗性.     

早期受冻环境下含粉煤灰水泥砂浆力学性能及作用机理研究

研究了早期受冻环境下粉煤灰单掺以及与硅灰复掺情况下水泥砂浆试件的力学性能及其微观形貌的变化。结果表明,同配合比试件在标准养护条件下预养护2 h再在-15℃受冻8 h时,其3 d抗压强度与标准养护3 d的抗压强度相差不大。在单掺粉煤灰15%时,2 h标养后冻8 h的3 d强度达到标养的78.9%;粉煤灰掺入15%硅灰8%时的2 h标养受冻8 h的3 d强度能达到标养的81.0%,复掺后强度有所提高。粉煤灰等掺合料掺入有利于降低总孔隙率,而最可几孔径下降幅度较大,未掺加8 h受冻时为50.39 nm,而在8%硅灰20%粉煤灰受冻8 h时为11.06 nm,说明粉煤灰的加入降低了大孔含量,增加无害孔含量,而无害孔可以抵抗早期冻胀应力,合理的孔结构有利于提高水泥基材料的早期抗冻性。     

早期受冻对混凝土强度的影响

自行设计与研制了测量混凝土早期冻胀应力的设备,并通过该设备测量出了不同配比(不同水灰比,掺加防冻剂、引气剂,掺加粉煤灰和矿渣粉)混凝土早期冻后产生冻胀应力的规律;并探讨了不同受冻制度(标养6h后受冻和标养达到其28d强度的30%两种制度)对混凝土抗压强度及抗折强度的影响。     

沸石粉掺合料对混凝土基本力学性能的影响

试验研究了沸石粉掺合料对混凝土基本力学性能的影响。首先,通过正交试验确定强度等级为C35的沸石粉掺合料混凝土最佳配合比。然后,同时开展沸石粉混凝土与基准混凝土的抗压强度和劈拉强度试验。得到了强度随龄期的发展规律,分析了沸石粉掺合料对基本力学性能的影响。试验研究表明:沸石粉掺合料混凝土的抗压强度与劈拉强度均随龄期的增加而增长;沸石粉掺合料混凝土抗压强度与劈拉强度在各龄期均小于基准混凝土,但随龄期增长而不断接近;沸石粉掺合料混凝土抗压强度与劈拉强度增长速率在前期均低于基准混凝土但后期反超。     

聚丙烯纤维对快硬混凝土力学性能影响研究

为研究复合掺合料对快硬混凝土力学性能的改善作用,将不同掺量的复合掺合料加入快硬混凝土中并进行抗压、抗折试验,发现10%左右掺量对混凝土的早期抗压强度,以及后期抗压、抗折强度的改善最为适宜。在此掺量条件下,加入适量的聚丙烯纤维对快硬混凝土早期抗压强度没有明显影响,但对后期的抗折强度影响较大,当聚丙烯纤维掺量为0.2%时,试件的4 h抗压、抗折强度较未改性试件分别提高了4.48%和12.73%,说明此掺量对试件抗折强度的提升作用最为明显。     

冻融损伤混凝土力学性能衰减规律

为研究冻融作用对混凝土力学性能的影响,采用快冻法将混凝土盐冻或水冻至不同损伤程度后,测其动弹性模量、抗折强度、抗压强度和劈裂抗拉强度.以动弹性模量为损伤变量,分析了冻融损伤与抗折、抗压强度之间的关系,采用回归分析的方法建立了抗折强度衰减方程.结果表明,混凝土抗压、抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量均随冻融循环作用次数的增加而逐步降低;抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量的衰减速率随冻融循环作用次数的增加而不断增大,但抗压强度的衰减速率则是先增大后减小;在冻融循环次数相同的情况下,含气量越高、水灰比越低,混凝土的强度损失越小,其力学性能损失的大小顺序依次为:抗折强度和劈裂抗拉强度、动弹性模量、抗压强度;冻融损伤与抗折强度的相关性较好,但与抗压强度的相关性较差,当冻融损伤小于40%时,混凝土的抗压强度一般不低于其初始强度的70%.     

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%。     

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。     

Minimum curing time for preventing frost damage of early-age concrete

When fresh concrete is exposed to extremely low temperatures, the free water in the concrete is cooled below its freezing point and transforms into ice, leading to a decrease in the compressive strength of concrete. When freezing takes place after an adequate curing time, the decrease in compressive strength does not occur. In other words, the concrete can resist the frost damage. Of the many influencing factors, the age of concrete at the beginning of freezing and curing temperatures is significantly important with regard to the loss of compressive strength. In this study, tests were performed to examine how these factors affect the compressive strength of concrete frozen at early-ages as well as to investigate the source of frost damage in fresh concrete. The results from the tests showed that the loss of compressive strength decreases when the onset of freezing was delayed and the curing temperature was high. Moreover, the results showed that the curing temperature after the freezing period does not affect the resistance against frost damage but it affects the strength development. Finally, we propose a new method to predict the minimum curing time based on the development theory of frost resistance with decrease of saturation degree of capillary pores and using the hydration degree curves at an early age.     

负温高强混凝土冻结损伤参数适应性条件研究

从应变等效性假说的基本原理出发 ,研究了负温混凝土冻结损伤参数———弹性模量法中受冻后测试的损伤混凝土弹性模量的物理概念 ,从而分析了掺防冻剂混凝土及不掺防冻剂混凝土受冻后的弹性模量变化过程及其选用该参数的适应性条件 ,为判断负温高强混凝土材料冻结失效过程提供保证。     

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。     

未淡化海砂超高性能混凝土的性能研究

对利用未经淡化处理海砂配制的超高性能混凝土(UHPC)的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和护筋性能进行了系统的试验研究。结果表明:抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度分别大于120 MPa、20 MPa和12 MPa,弹性模量大于40 GPa,其抗冻等级超过F500,电通量值不超过50 C,力学性能和耐久性指标均满足GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》的要求。此外,本试验显示,经过40次的盐水浸烘循环试验后,未淡化海砂UHPC中的钢筋锈蚀风险较低。     

钢纤维活性粉末混凝土抗冻性能试验研究

通过试验以钢纤维0%,0.5%,1%,2%,3%五种不同掺量掺入活性粉末混凝土中,研究了钢纤维对混凝土抗冻性能的影响规律,试验冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后相对动弹性模量变化、质量损失和劈裂强度损失的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。结果表明,活性粉末混凝土在冻融循环作用下,掺入钢纤维可以改善活性粉末混凝土的抗冻性能。钢纤维以2%的掺量与粉煤灰、硅灰复合掺入混凝土中,可以配制高抗冻性能的活性粉末混凝土。     

聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能

通过聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能试验,研究了聚丙烯纤维掺量对高强混凝土抗压强度、劈拉强度、弹性模量以及尺寸效应等的影响.结果表明,聚丙烯纤维对高强混凝土的抗压强度和弹性模量影响较小,但可提高高强混凝土的劈拉强度;聚丙烯纤维高强混凝土的抗压和劈拉强度都具有明显的尺寸效应.     

掺碳酸盐掺合料混凝土力学性能研究

研究了石灰石质碳酸盐掺合料对混凝土抗压强度与弹性模量的影响。研究结果表明,碳酸盐掺合料混凝土抗压强度、弹性模量与龄期的自然对数具有很好的线性关系;与矿渣、粉煤灰等掺合料相比,碳酸盐掺合料能够提高混凝土早期的抗压强度和弹模模量,当养护10 d之后,两种混凝土的抗压强度与弹性模量基本相当;养护温度能够显著提高掺碳酸盐掺合料混凝土的早期抗压强度和弹性模量,但提高养护温度对混凝土后期强度发展不利;以不同龄期抗压强度为评价依据,碳酸盐掺合料的掺量宜在15%以内。