钢纤维混凝土碳化性能的研究

钢纤维混凝土(SFRC)是一种以混凝土为基体的新型复合材料,其抗碳化性能优于普通混凝土.通过改变钢纤维掺量和碳化龄期,对钢纤维混凝土的碳化性能进行了试验研究,得出了钢纤维对混凝土抗碳化性能的增强机理,以及钢纤维体积掺量、混凝土强度、二氧化碳浓度和碳化龄期对混凝土碳化深度的影响,并提出了钢纤维混凝土碳化深度的计算公式.     

胶凝材料颗粒匹配对喷射混凝土强度和抗氯离子渗透性的影响

通过改变矿物掺合料的细度和掺量,以净浆流动度表征浆体的工作性,对喷射混凝土中胶凝材料的颗粒匹配程度进行了评价。对不同配合比喷射混凝土进行了力学性能和氯离子渗透试验,研究了胶凝材料颗粒匹配对喷射混凝土强度和抗氯离子渗透性的影响,分析了其影响机理。研究结果表明：胶凝材料颗粒匹配不同时,其净浆流动性存在较大差异。I级粉煤灰颗粒较细,其发挥的滚珠效应对提高浆体的流动性所起作用最大。胶凝材料的细度和颗粒匹配等特征影响了矿物掺合料的活性和反应程度,进而对结构密实性造成影响。水泥、I级粉煤灰与S95矿渣的搭配恰好发挥了粉体材料颗粒间的互补作用,对应的喷射混凝土试件微观结构密实,强度较高,自由氯离子浓度最低。微观测试结果表明,胶凝材料颗粒的匹配程度对净浆试件内部结构的致密程度造成影响,佐证了净浆流动度和喷射混凝土宏观性能的试验结果。     

玄武岩纤维增韧混凝土冲击性能

采用三点弯曲冲击试验装置, 结合超声波测试技术, 研究了玄武岩纤维质量分数为0%～0.60%时, 玄武岩纤维增韧混凝土（Basalt Fiber Reinforced Concrete, BFRC）的冲击性能及其损伤演化规律, 研究了混凝土冲击破坏过程中基于超声波波速的损伤演化过程, 并应用体视显微镜观测了冲击过程中试件表面裂纹的发展, 分析了玄武岩纤维提高混凝土冲击韧性的机制。结果表明: 玄武岩纤维对混凝土的抗压强度无明显改善, 但可以显著提高混凝土的冲击韧性, 当纤维质量比为0.36%时冲击韧性提高了2.2倍。各玄武岩纤维掺量下混凝土的冲击破坏均表现出脆性特征, 但玄武岩纤维的加入有效提高了混凝土对冲击能量的吸收, 其临近破坏时损伤变量较素混凝土提高了40%～83%; 玄武岩纤维混凝土冲击破坏过程表现出多缝开裂的特征, 在最终破坏时主裂缝附近有明显的副裂缝出现。      

钢纤维在混凝土冲击断面的分布与统计分析

采用自制落锤冲击试验装置,对5组钢纤维体积掺量分别为0、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%的钢纤维混凝土圆饼状试件进行了冲击试验.通过统计冲击断面上纤维根数,对纤维分散系数进行了计算和拟合;基于威布尔分布,对冲击试验结果进行了统计分析,建立了不同失效概率下冲击次数与纤维掺量间的关系.结果表明:掺入钢纤维可以显著提高混凝土抗冲击性能;纤维分散系数随掺量的增大呈上升趋势,双参数的威布尔分布可以较好地对冲击性能进行统计分析.     

某斜拉桥索梁锚固结构有限元分析

斜拉桥索梁锚固结构区域受力集中、构造复杂,是设计控制的关键部位,掌握索梁锚固结构的应力分布情况十分重要。运用大型通用有限元软件ANSYS对某桥锚拉板式索梁锚固结构空间受力进行了理论上分析。由分析结果,得到了提高初始屈服荷载及改善应力集中的有效措施。     

粉煤灰渣替代细骨料对砂浆混凝土强度及抗冻性影响

通过筛分和破碎两种方式分别获得粒径区间为0.6~1.18 mm、0.3~0.6 mm的粉煤灰渣,并用其等体积替代对应粒径区间的细骨料,分析粉煤灰渣对砂浆工作性和强度的影响,探究粉煤灰渣的最优替代粒径区间。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法分析了粉煤灰渣替代细骨料后砂浆试件的强度变化机理。基于砂浆最优替代粒径区间结果,验证了砂浆混凝土试件的强度和抗冻性。研究结果表明:分别以筛分方式和破碎方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后,其砂浆试件强度均与基准组(未替代)基本一致;而以筛分方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后,其混凝土试件强度和抗冻性与基准组基本一致。在水泥提供的氢氧化钙环境下粉煤灰渣表面生成水化硅酸钙,从而增加了水泥和粉煤灰渣界面胶结强度,强化水泥与粉煤灰渣界面区域,凹凸不平的粉煤灰渣表面与水泥浆咬合嵌锁,保证了试件的强度。     

水泥基材料孔结构与吸水性能关系研究进展

水分子通过各级孔道在水泥基材料内部传输,其流动携裹着侵蚀离子进入材料内部,会对材料性能产生不利影响。为深入了解水泥基材料的孔结构与吸水性能,本文对其相关力学理论研究成果进行了综述;比较了水泥基材料孔的分类方法,分析了孔结构的多种表征技术,介绍了其应用;重点阐述了水泥基材料渗透理论及毛细吸水力学与孔结构参数之间的关系;综述了国内外基于分子动力学理论水泥基材料纳米级孔道模拟的研究现状;对水泥基材料孔结构与吸水性能的关系进行了总结,并对此领域的研究方向进行了展望。     

硬化期受扰动混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

凝结硬化期间的施工扰动,可能使混凝土产生砂浆微裂缝与骨料位移,进而影响其强度及耐久性.为分析硬化期扰动对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,采用振动台模拟工程扰动,借助超声波和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,系统研究了硬化期受扰混凝土抗硫酸盐侵蚀的劣化规律,探讨了其损伤劣化机理.结果表明:临近初凝(贯入阻力值为3.5～11.5 MPa)和临近终凝(贯入阻力值为19.5～28.0 MPa)的扰动对混凝土影响较小,受侵蚀后试件质量和相对动弹模量的变化规律与未受扰混凝土基本一致.硬化中期(贯入阻力值为11.5～19.5 MPa)的扰动对混凝土性能影响明显,使混凝土抗压强度降低14％,抗折强度降低20％;硫酸盐腐蚀进程中,混凝土质量在90次循环后开始出现明显下降,相对动弹模量在130次循环后出现急剧下降,经250次循环后达到0.60,此时基准混凝土的相对动弹模量仍为0.90;SEM结果表明,受扰混凝土内部微裂纹增多,结构密实性变差,硬化期扰动加速了混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的劣化.     

矿物掺合料对混凝土抗碳化性能影响的灰色关联分析

通过改变矿渣、粉煤灰的掺量和组合方式以及水胶比,分析了矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响。同时,基于灰色关联理论对混凝土抗碳化性能受各因素的影响程度进行了定量分析,并结合硬化浆体水化产物的化学组成分析探讨了矿物掺合料的影响机理。研究结果表明：掺入矿物掺合料和增大水胶比均会使混凝土碳化深度增大,当单掺I级粉煤灰掺量超过40%后,混凝土碳化深度增长速度极快;在总掺量一致的前提下,复掺矿物掺合料组的混凝土抗碳化性能要优于单掺粉煤灰组的混凝土;矿渣和粉煤灰的不同组合方式中,S105矿渣+I级粉煤灰组的混凝土碳化深度最大;各影响因素对混凝土抗碳化性能的影响程度从高到低排序为水胶比>单掺I级粉煤灰掺量>复掺S95矿渣+I级粉煤灰总量>矿物掺合料组合方式;XRD分析表明,随着粉煤灰掺量的增加,Ca(OH)₂的衍射峰高度逐渐降低,说明粉煤灰的火山灰反应消耗了大量的Ca(OH)₂,从而逐步降低了混凝土的抗碳化性能。     

玄武岩纤维混凝土力学性能的试验研究

玄武岩纤维在混凝土中的应用已成为国内外研究的热点,通过玄武岩纤维混凝土的抗压、抗折、抗弯冲击韧性试验,研究了玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响,得出了玄武岩纤维的最佳掺量范围.研究结果表明,混凝土中掺入玄武岩纤维后,其强度及抗弯冲击性能均会得到一定程度的改善.