混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究

为了更好地预测混凝土抗开裂性能,研究了混凝土特征拉应变随时间的变化规律。通过弯拉试验方法,研究水泥强度等级与掺加纤维对混凝土1～180 d各龄期的初裂拉应变和极限拉应变的影响,分析初裂拉应变与弯拉强度和静力受压弹性模量比值的关系,建立了极限拉应变随龄期发展的关系式,提出最终极限拉应变与特征龄期的概念。试验结果表明,混凝土的初裂拉应变与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值具有良好的线性关系,混凝土极限拉应变随时间成负指数增长,提高水泥强度等级与掺加纤维均可以提高混凝土最终极限拉应变,但提高幅度并不显著,相对而言,以特征龄期来评价混凝土抗裂性能更加重要。     

基于非均匀锈蚀的带肋钢筋黏结性能

根据钢筋的非均匀锈蚀特征,研究锈蚀带肋钢筋与混凝土间的黏结性能.基于未锈蚀带肋钢筋黏结强度的微观受力模型与均匀锈蚀带肋钢筋黏结性能模型,考虑钢筋的实际锈蚀为非均匀锈蚀,利用弹性力学方法建立带肋钢筋黏结强度的预测模型,推导出锈蚀带肋钢筋与混凝土间的极限黏结强度.分析无横向约束的锈蚀钢筋极限黏结强度,对混凝土开裂时刻钢筋的临界锈蚀深度进行预测.试验结果与理论预测结果吻合良好,采用该模型可以较准确地反映钢筋实际锈蚀后黏结强度的变化情况.     

混凝土梁破坏过程声发射特性试验研究

研究了混凝土三点弯曲梁破坏过程的声发射(AE)特性。结果表明,混凝土梁在三点弯曲受载过程中声发射试验较好的监测了混凝土梁断裂破坏的全过程;在三点弯曲状态下,混凝土梁声发射信号参数经历可以分为4个阶段:初始压密阶段、稳定扩展阶段、起裂阶段和断裂破坏阶段;得到了三点弯曲梁受载过程中声发射损伤定位随时间的变化经历图。     

混凝土中氯盐传输的三维细观模型

为研究真实混凝土中氯盐的传输过程,采用X-ray CT测试技术,原位重构了混凝土三维骨料分布与孔隙结构,建立了混凝土的三维细观数值模型;考虑界面过渡区(ITZ),并基于Fick第二定律,研究了氯离子在混凝土中的三维传输规律,同时通过电子探针技术验证了模型的准确性.研究表明:骨料表面的凸起及凹陷处对氯离子等值线的疏密、形状及扩散方向均有很大影响;不规则骨料增加了流线迂曲度,而ITZ的存在导致骨料周围形成快速传导路径,加快了氯离子的扩散速率.     

混凝土裂缝特征参数的图形化定量分析新方法

为了定量化评估混凝土开裂问题,基于数字图像技术,提出一种混凝土裂缝的图形化提取方法.给出定量计算混凝土裂缝的面积、分形维数、长度、宽度等特征参数的算法,采用Matlab编写计算混凝土裂缝特征参数的应用程序.通过混凝土平板实验裂缝的计算分析表明,采用此新方法可以有效避免由于阈值的选取造成的误判和图像除噪过程,混凝土裂缝的图形化提取方法具有准确、方便、快捷的优点,特征参数的算法具有良好的计算精度.对混凝土裂缝分形维数的分析表明,混凝土的早期裂缝具有明显的分形特征.采用分形理论描述混凝土早期裂缝的不规则性是有效的,为混凝土裂缝的定量研究提供了有利的工具.     

基于骨料信息的自密实混凝土配合比设计新方法

根据比表面积定义并考虑实际操作的简便性,提出一种表征骨料比表面积的简易计算方法.利用骨料比表面积反映骨料粗细程度以及各粒径分布,在砂填充石子空隙与净浆填充骨料空隙的过程中分别引入富余砂裹厚度以及净浆包裹骨料厚度概念,并结合自密实混凝土（SCC）各组分的体积相加性,推导SCC各组成用量的计算式,提出新的SCC配合比设计方法.此设计方法操作简便且方便实现电算.采用此方法配制C35和C50两个等级的SCC,试验检测结果表明,C35和C50的工作性能及强度均达到设计要求,其中C35在现场试验中效果良好.     

混凝土水分扩散表面因子理论模型与验证

针对混凝土湿度场对混凝土结构耐久性、混凝土表面干缩应力以及干缩裂缝等的影响,研究混凝土湿度场中水分扩散表面因子这一关键因素.引入混凝土表面孔隙面积和孔隙中的水分扩散系数2个参数,推导混凝土湿度场的第3类边界条件.将混凝土表面水分对流扩散简化为不可压缩流体一维平板壁面对流传质问题,根据质量守恒和平板壁面对流传质理论,建立混凝土干燥过程水分扩散表面因子的理论模型以及模型的近似解.结果表明,理论模型和试验检测结果之间具有良好的相关性.     

基于微观信息的水泥水化动力学模型研究

为了精确预测水泥水化过程,分析水泥水化过程中微观结构的时变发展规律,提出了水化单元的概念;基于水泥水化的微观信息,采用Krstulovi(c)-Dabi(c)水化反应动力学方程式,构建了水泥水化度与微观结构之间的联系,考虑了水灰比、水泥化学组分、孔隙水分、温度、水泥颗粒与水的接触面积、水泥颗粒粒径分布等因素对水泥水化过程的影响,建立了改进的水泥水化动力学模型.通过热重分析、压汞试验等一系列试验方法,分析了水泥净浆的水化度、孔隙率等特征参数随时间的发展变化规律.试验结果与模型预测结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟水泥水化过程的时变发展规律.     

受约束早龄期混凝土收缩开裂的理论预测和试验研究

金南国,金贤玉,田野为了揭示受约束混凝土内部的应力发展以及更好地预测混凝土的开裂时间,研究了纤维对高性能混凝土早龄期力学性能与干燥收缩的影响,考虑徐变、约束度等影响因素,在弹性理论基础上,推导了受约束混凝土环应力增量表达式,采用应力破坏准则预测受约束混凝土开裂时间.研究结果表明,在特定的配合比下,掺加聚丙烯腈纤维使混凝土各龄期的干燥收缩应变降低2％～20％,且降低幅度随着龄期的增加而减小;掺加聚丙烯腈纤维可以延迟混凝土的开裂时间,减小裂缝宽度.针对受约束混凝土环,理论预测掺纤维与未掺纤维混凝土的开裂时间分别为28和22 d,理论预测结果与试验结果吻合良好.     

开裂混凝土中钢筋加速锈蚀方法适用性

采用4种不同的外加电流加速锈蚀方法对荷载作用下混凝土中钢筋的锈蚀过程进行模拟,分析锈蚀后钢筋表面形态特征及锈蚀产物的形貌和成分.试验结果表明:预设辅助电极外加电流加速锈蚀方法,几乎不存在溢锈现象,锈胀力发展快,因此锈胀裂缝发展迅速;采用半浸泡外加电流加速锈蚀方法,锈胀裂缝发展速度次之,存在溢锈现象,如不及时清除会影响氧气的扩散性能,从而影响锈胀力的发展速度;采用贴面外加电流加速锈蚀方法,锈胀力发展速度较慢;全浸泡外加电流加速锈蚀方法,由于锈蚀过程中锈蚀产物不断被水带走,导致锈胀力发展最慢,通电时间最长,锈胀裂缝发展最慢,无法达到预期裂缝宽度.加速锈蚀方法的理论锈蚀质量高于实际试验锈蚀质量.