热疲劳作用对混凝土力学性能及微观结构的影响

我国西北地区日、年温差大,混凝土经历着温差产生的热疲劳劣化。保持环境湿度恒定,在20 ℃、30 ℃、40 ℃温差下开展两种强度等级的混凝土热疲劳试验,测定其抗压强度、劈裂抗拉强度等宏观性能变化规律;通过超声无损检测技术和压汞试验测定微观结构。结果表明:热疲劳劣化效应明显,随循环温差的增大和循环次数增加,混凝土强度下降明显,C40混凝土下降幅度大于C25混凝土,且劈裂抗拉强度较抗压强度对热疲劳作用更敏感;超声波速呈减小趋势,说明混凝土内部裂隙缺陷增多;同一循环温差下,混凝土的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随温差循环次数增加而增大,孔隙总表面积减小,孔隙结构表现出粗化的特征且呈劣化的趋势,C40混凝土的孔隙率小于C25混凝土,但其孔隙率相对变化值更大,从微观层面揭示了混凝土在热疲劳作用下强度损伤的内在原因。     

含孔洞和裂隙混合缺陷的干燥水泥砂浆导热系数相互作用直推预测模型

水泥砂浆在浇筑、养护和受荷载后易出现缺陷,会显著改变其热传导性能.将水泥砂浆中缺陷分为孔洞和裂隙两种基本类型,基于细观力学理论中的相互作用直推(IDD)估计法,建立了孔洞和裂隙单独存在或同时存在时干燥水泥砂浆等效导热系数预测模型;基于数值模拟结果反推法,提出裂隙随机分布影响函数,改进了IDD模型预测精度;与数值模拟结果...     

干湿循环作用下混凝土力学性能及微观结构研究

为揭示混凝土在干湿循环作用下的劣化机理,本文对不同强度等级的混凝土进行干湿循环试验,并在试验过程中测定混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、超声波速、孔隙率等物理量,探究了干湿循环作用对混凝土物理力学性能的影响,并从微观尺度上分析了混凝土强度与孔结构的关系。结果表明:混凝土的强度随干湿循环次数的增加先升高后降低,干湿循环40次后,C20、C30、C40、C50混凝土的相对抗压强度分别下降了13.33%、12.47%、8.45%、6.58%,相对劈裂抗拉强度分别下降了25.93%、23.06%、20.59%、19.03%,相对劈裂抗拉强度较抗压强度衰减更为显著;超声波速和超声波幅表现出不同的变化规律,随着干湿循环次数的增加,超声波速先略有增加而后减小,超声波幅则不断增大;在干湿交替的环境中,混凝土试样的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随着干湿循环次数的增多,先减小后增大,最终表现出孔径粗化特征,这也是混凝土强度后期损失的内在原因。     

湿度对水化硅酸钙力学性能影响的分子动力学模拟

水化硅酸钙(C-S-H)是水泥水化产物中最重要的组成成分,是水泥基材料的主要胶凝相。C-S-H层间水对其纳米结构和力学性能会产生显著影响。利用分子动力学研究了不同湿度C-S-H在结构和力学性能方面的差异。通过原子径向分布函数和浓度分布、弹性常数以及应力应变关系分析了湿度对C-S-H结构和弹性性质以及拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能的影响。结果表明:湿度增加会导致C-S-H中Si、Ca原子近程范围内的O原子集聚增多,还会导致C-S-H层间距离增大,分层更加明显,同时会降低C-S-H的弹性性质;湿度的增加会降低C-S-H拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能;湿度对抗拉与抗剪强度影响较大,对抗压强度影响较小,对拉伸时的变形性能影响最大,对压缩时的变形性能影响最小。