氯盐干湿循环与碳化耦合作用下混凝土力学性能及微观结构研究

模拟了干湿循环与碳化耦合作用对混凝土抗压强度、弹性模量等力学性能的影响,并对微观孔结构进行分析。结果表明,干湿循环与碳化耦合作用后,混凝土的抗压强度稍有提高,弹性模量稍有下降,孔隙率降低,孔径分布曲线整体向大孔方向偏移,混凝土内部有损伤;单纯碳化条件对混凝土孔径分布曲线没有显著影响,只会增大掺粉煤灰混凝土的临界孔径。     

不同劣化作用对混凝土力学性能的影响

为探讨混凝土力学性能在不同劣化作用下的变化规律,对3种类型混凝土分别在冻融循环、干湿循环、碳化和氯盐侵蚀条件下的抗压强度和动弹性模量进行了试验研究,结果表明:不同劣化作用对混凝土力学性能的影响机理不同,冻融循环对混凝土力学性能损伤较大,冻融循环300次时,3种混凝土抗压强度损失率依次为30.1%、51.4%、23.3%,动弹性模量损失率依次为2.8%、10.1%、21.6%,氯盐侵蚀和短期内的干湿循环对混凝土的力学性能损伤不明显,而碳化对混凝土力学性能有促进作用。标准养护条件下混凝土抗压强度与动弹性模量具有较好的相关性,但在不同劣化因素作用下,这种相关性随混凝土类型、劣化因素类型而发生改变。     

加气煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对加气煤矸石混凝土耐腐蚀问题,制备了标准试件,进行干湿循环条件下加气煤矸石混凝土抗压强度试验,研究了水灰比、铝粉掺量和干湿循环次数对加气煤矸石混凝土抗压强度和耐蚀系数影响。试验结果表明:标准养护28 d条件下,加气煤矸石混凝土抗压强度与水灰比、铝粉掺量呈负相关变化规律;干湿循环0~15次时,加气混凝土抗压强度有所提高,干湿循环15次后,加气混凝土抗压强度逐渐减小;加气混凝土抗压强度耐蚀系数与水灰比、铝粉掺量呈负相关变化规律,相关性强弱关系为干湿循环90次干湿循环60次干湿循环30次。     

硫酸盐和干湿循环作用下早龄期混凝土劣化性能研究

针对硫酸盐侵蚀和干湿循环共同作用下早龄期混凝土试件进行了压汞(MIP)试验、超声波声速测试和单轴压缩试验,测定了不同干湿循环次数下混凝土试件的孔隙率、超声波声速值和抗压强度值随干湿循环次数的经时变化规律。研究结果发现:随干湿循环次数的增加,混凝土的孔隙率经历了一个先减小后增大的过程,而超声波声速值和抗压强度值则经历了一个先增大后减小的过程。上述结果从混凝土内部孔隙结构密实性的变化角度解释了硫酸盐和干湿循环作用对宏观性能作用的影响机制。     

干湿循环条件下橡胶混凝土单轴抗压力学性能耐久性试验研究

主要研究了盐溶液干湿循环条件下不同老化时间橡胶混凝土圆柱体的轴压力学性能。试验中对橡胶掺量为0、10%、20%、30%的四组混凝土圆柱试件均进行了0、90、180次干湿循环处理,通过对处理后的试件进行轴心抗压试验测得应力-应变曲线,分析了不同橡胶掺量和不同老化时间对橡胶混凝土力学性能的影响。试验表明:随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土抗压强度和最大荷载处对应的峰值应变均逐渐降低,但同一橡胶掺量下混凝土随着盐溶液干湿循环次数的增加,峰值应变变化不大;经过90次和180次干湿循环后,橡胶掺量为0、10%、20%的混凝土抗压强度增加明显,而掺量为30%的混凝土经过180次干湿循环后抗压强度降低9.16%。     

干湿循环作用下硫酸盐和氯离子在混凝土中的侵蚀及预防措施

本文论述了干湿循环作用及其对混凝土的破坏机理;介绍了干湿循环作用下硫酸盐侵入混凝土的作用机理及影响因素;综述了混凝土中氯离子传输方式及侵入机理;并给出了提高混凝土抗干湿循环和硫酸盐、氯离子侵蚀的途径。     

超声法检测蒸压加气混凝土砌块抗压强度影响因素的研究

通过正交试验,研究了含水率、耦合剂种类、干密度、干湿循环次数等因素对超声法检测蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响。试验结果显示:干湿循环次数对超声波波速和蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响最大。通过试验得出的超声法检测蒸压加气混凝土砌块抗压强度的最优检测条件为:含水率10%、耦合剂为牙膏、干密度为700kg/m~3~800kg/m~3、干湿循环次数为0次。     

应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能

配制两种水胶比的海工高性能混凝土试件,开展了氯盐-碳化干湿循环试验以及拉应力-氯盐-碳化干湿循环试验,通过测试分析混凝土抗压强度和碳化深度,研究了应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能。试验结果表明:氯盐-碳化干湿循环条件下,混凝土抗压强度呈现先增大后降低的现象,长期的碳化作用会引起抗压强度的降低;存在一个与抗压强度有关的临界碳化深度,碳化作用在达到临界碳化深度之前可以提高抗压强度,达到临界碳化深度之后则会降低抗压强度。在拉应力-氯盐-碳化干湿循环条件下,拉应力和氯离子侵蚀均会增大混凝土的碳化速度,两者同时作用时,对碳化速度的增大作用会相互叠加。     

盐碱-干湿条件下混凝土强度及耐久性问题研究

分析了纳米CaCO_3掺入量、盐碱浓度等因素对混凝土在盐碱-干湿循环后的强度及耐久性的影响,通过150次的干湿循环,研究了混凝土抗压强度耐蚀系数、质量损失率、相对动弹性模量等耐久性指标随干湿循环的变化规律。试验结果表明,掺入1%的纳米CaCO_3可以使28 d混凝土试件获得较高的抗压强度,盐碱-干湿循环条件下2%掺量的纳米CaCO_3混凝土试件强度下降最低。纳米CaCO_3对混凝土干湿循环中后期的耐久性有明显的提高作用,其最佳掺量为2%,掺量超过2%后则会造成耐久性指标的下降。盐碱浓度对纳米混凝土耐久性的影响随干湿循环次数的增加而增大,且相对动弹模量较质量损失率指标更易受盐碱浓度的影响。     

干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵蚀劣化机理试验研究

通过微观和宏观观测综合研究不同配比混凝土在干湿循环作用下受硫酸盐侵蚀的劣化规律,设计4个W/C:0.57、0.44、0.35、0.28,对应从普通强度到高强混凝土。微观观测包括用热分析方法进行侵蚀产物分析和用改进硫酸钡重量法(化学滴定法)测量由表及里不同深度处硫酸根含量,宏观观测主要包括抗压强度、劈裂抗拉强度等基本力学性能。试验结果表明:干湿循环作用下,湿状态下混凝土受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用,干状态下又叠加由蒸发作用引起的盐结晶压力的损伤;与普通强度混凝土相比,高强混凝土的W/C小并掺有适量的减水剂,孔隙结构得到优化,使得湿状态下硫酸根传输受阻,干状态下结晶条件遭到一定程度破坏,导致混凝土受侵层厚度明显降低,表现为宏观上的强度劣化程度较轻,表明高强混凝土具有较强的抵抗硫酸盐侵蚀能力。     

“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输行为

研究了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土在Mg²⁺、SO₄^2-共同作用下Cl^-的传输规律，建立了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土Cl^-传输模型.结果表明：Cl^-沿半浸泡混凝土高度方向由下而上传输的同时也由表层向中心传输，其在混凝土内部的含量呈类抛物面分布；SO₄^2-的存在会加快Cl^-在混凝土中的传输，而Mg²⁺的加入会抑制Cl^-的传输，导致混凝土在相同高度及深度处的Cl^-含量小于SO₄^2-与Cl^-共同作用下的Cl^-含量；本文建立的“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型计算结果与实测结果吻合良好.     

横向弯曲裂缝对混凝土内氯离子侵蚀作用的影响

分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素,建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型,并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液,在进行15个干湿循环后,借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法,对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下,开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值,故可取表层对流区深度为15~20 mm左右;2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时,等效氯离子扩散系数平稳增大,模型的预测精度较高;当裂缝宽度大于0.3 mm后,等效氯离子扩散系数快速增大,氯离子侵入受对流作用的影响加大;3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系,建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。     

半浸泡干湿循环下混凝土硫酸盐腐蚀性能研究

研究了水胶比和硅灰掺量对半浸泡干湿循环混凝土抗压强度的影响,并用SEM对浸泡区与干湿交替区的微观结构进行分析。结果表明:硅灰的掺入有利于混凝土28 d抗压强度的提高,较大的硅灰掺量应当配合较大的水胶比;掺硅灰的混凝土强度优势在干湿循环后期逐步体现,并且掺量在10%~15%效果较优;半浸泡干湿循环试件的浸泡区局部发生化学侵蚀,生成钙矾石,干湿交替区发生化学物理综合性侵蚀,生成石膏和芒硝,干湿交替区域的腐蚀更严重。     

荷载历史和硫酸盐干湿循环侵蚀作用下混凝土抗压性能试验研究

为研究荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对混凝土单轴抗压性能的影响,对经历不同荷载历史(0、25%、50%极限抗压强度)和不同浓度(5%、10%)硫酸盐干湿循环作用下混凝土试件进行单轴压缩试验,考察材料弹性模量、抗压强度、峰值应变和应力应变关系等力学性能的变化规律。试验结果表明,经历硫酸盐干湿循环侵蚀后的混凝土纵向裂缝数量变多,表层剥落严重;经历硫酸盐侵蚀的混凝土应力应变全曲线形状变得扁平,下降段变得平缓;随着硫酸盐溶液浓度的增大,混凝土抗压强度和弹性模量均降低,但峰值应变增大;相同浓度下,混凝土的抗压强度和弹性模量随着应力水平的增大有降低的趋势,但降低的幅值不明显,峰值应变有增大的趋势。     

海洋侵蚀环境下超高性能混凝土的力学与耐久性能研究

通过加速劣化试验方法研究了超高性能混凝土（UHPC）在模拟海洋侵蚀环境下的力学和耐久性能。结果表明：海水养护下UHPC的力学性能受开始浸泡时间的影响较小，长期力学性能发展比较稳定；UHPC具有良好的适应性和耐久性能，冻融循环对UHPC性能的影响相对较大，但介质类型对其性能的影响较小；随着硫酸盐干湿循环次数的增加，UHPC的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数先增加后降低，质量损失增加；硫酸盐干湿循环会导致UHPC表面露出的钢纤维锈蚀，但内部结构无损伤，钢纤维与基体结合紧密。     

干湿循环与动态压缩耦合作用下砂岩力学特性的试验研究

水库的建设与管护过程中，库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用，还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动，二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性，利用分离式霍普金森压杆对经历不同干湿循环次数的砂岩展开动态冲击压缩试验，分析动力学参数、能量耗散规律、破碎分形维数受干湿循环条件的影响，并借助扫描电子显微镜观测不同干湿循环次数下砂岩的微观结构，揭示砂岩宏观物理力学行为的劣化机制。结果表明：干湿循环作用会削弱砂岩的超声特性和静、动态力学参数。干湿循环次数增加，砂岩单轴抗压强度、弹性模量、P波波速、动抗压强度、动弹性模量与耗散能减小，破碎分形维数增加；干湿循环条件下，应变率增加，砂岩动抗压强度、动弹性模量、动峰值应变、耗散能与破碎分形维数呈增长趋势。微观分析表明：干湿循环条件下砂岩劣化是由于微观结构发生了显著变化，即孔隙增加，颗粒表面受损，胶结弱化，裂纹间距增加。研究结果可为干湿循环条件下水库除险加固设计与施工提供理论基础。     

冻融和干湿循环对废玻璃混凝土耐久性能的影响研究

研究了冻融循环、干湿循环、冻融循环+干湿循环、冻融-干湿耦合循环对不同替代率废玻璃骨料混凝土耐久性能的影响。结果表明：与未冻融、未干湿试件相比,经历冻融循环、冻融循环+干湿循环、冻融-干湿耦合循环试件的抗压强度降低、质量损失率增大,而经历干湿循环试件的抗压强度提高、质量损失率减小;不同损伤机制对废玻璃混凝土耐久性能的影响程度由小到大顺序为干湿循环<冻融循环+干湿循环<冻融循环<冻融-干湿耦合循环。     

聚丙烯纤维锂渣混凝土在强碱与干湿循环耦合作用下抗压试验研究

对比分析在混凝土中单掺锂渣和聚丙烯纤维与两者复掺时的抗压强度的影响,结果表明:在强碱溶液与干湿循环耦合作用下锂渣最优掺量为20%、聚丙烯纤维最优掺量为0.9 kg/m~3。通过叠加效应系数分析聚丙烯纤维锂渣混凝土在强碱溶液与干湿循环耦合作用下时对抗压强度的影响,结果表明:(1)复掺锂渣和聚丙烯纤维对混凝土强度的叠加效应系数小于单掺时二者作用之和;(2)复掺锂渣和聚丙烯纤维对混凝土强度叠加效应系数先增加后减小,经60次循环后混凝土抗压强度达到峰值,可提高10%左右;(3)随着循环周期的再增加混凝土强度呈逐渐下降的趋势。     

海水干湿交替作用下持载钢筋引气混凝土柱滞回性能

沿海地区的钢筋混凝土结构会同时受到使用荷载和氯离子侵蚀作用。通过实验室模拟沿海地区混凝土结构的工作状态,试验研究在海水干湿交替作用下承受不同比例持续偏心荷载钢筋引气混凝土柱的表面剥蚀、裂缝发展以及滞回性能,使用显微镜观测裂缝处混凝土并测定氯离子含量;分析海水干湿交替作用与持续荷载比例对柱承载力、刚度、延性的影响。结果表明,经过100次海水干湿交替作用后,钢筋混凝土柱的滞回曲线随着持续荷载比例的增加变得不对称;持载比例越大,正向加载时,柱子的屈服荷载、极限荷载、刚度和延性越小,反向加载时屈服荷载与极限荷载变化不大,刚度与延性均呈现先增大后降低的趋势。     

盐水干湿循环碳纤维复材约束混凝土轴压试验研究

以碳纤维复材约束混凝土为研究对象,探讨盐水干湿环境对其抗压性能的影响。基于亚热带气候特征,设计了盐溶液干湿循环加速老化试验系统。制作了5组共60个尺寸为150 mm(直径)×300 mm(高度)的混凝土圆柱体试件。试验试件按5种干湿循环作用次数(0,60,120,240,360次)进行分组,承受每种循环次数的试件由4种不同层数的碳纤维复材(0,1,2,3层)包裹约束,每种条件制备3个相同的试件。通过实施轴向压缩试验,分析了碳纤维复材约束混凝土经受干湿环境作用后的破坏模式、应力-应变曲线、抗压强度和极限压向应变的变化规律。试验结果表明:经受盐溶液干湿循环后的素混凝土圆柱抗压性能有所提高,而碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压性能下降;与未经受干湿环境作用的试件相比,经过360次干湿循环后,素混凝土圆柱的抗压强度提高9.38%,而包裹1、2、3层碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压强度分别下降12.10%、10.81%、13.88%。