冻融损伤喷射混凝土本构关系及微观结构

采用棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对冻融损伤后同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土单轴受压应力应变全曲线进行研究。对应力应变关系中相关参数进行回归分析,得出冻融循环后试件应力应变全曲线方程。结果表明：随着冻融循环次数增加,受压应力应变曲线趋于扁平;峰值应力降低,峰值应变增大,分别与冻融循环次数呈线性和指数变化。与普通混凝土相比,喷射混凝土峰值应力下降速率小,而钢纤维喷射混凝土的下降速率进一步减小。而后,采用扫描电子显微镜及压汞法,对损伤后试件微观结构和孔结构进行观察分析,发现随着冻融循环次数增加,在渗透压和冻胀压力综合作用下,试件内部微裂纹及气孔增多,孔径增大,试件密实度显著降低;而钢纤维喷射混凝土中仅出现少量连通毛细孔,这与宏观力学性能变化呈现一致性。     

硫酸盐与冻融环境下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐与冻融环境下混凝土单轴受压应力—应变关系,对水中和质量分数为5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液中冻融作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液与冻融循环对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及单轴受压应力—应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析。结果表明：混凝土应力—应变曲线随冻融时间增加逐渐趋扁平,整体右移,硫酸盐溶液中冻融300次后的混凝土应力—应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象。随着冻融次数增加,混凝土峰值应力、弹性模量不断下降,峰值应变逐渐增加,硫酸镁溶液中混凝土表现更明显,混凝土抗冻性最差。通过回归分析,建立了硫酸盐与冻融循环作用下混凝土单轴受压应力—应变全曲线方程,并得到了不同冻融次数下损伤层混凝土峰值应力的确定方法。     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能，以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量，设计21个试件进行推出试验，分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明：经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似，均可分为上升段、下降段、残余段；受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降，粘结强度与冻融循环次数成反比，界面滑移量总体呈上升趋势；增大套箍系数可增大试件界面粘结强度，提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果，提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式，计算结果与试验结果吻合良好。     

冻融环境下混凝土力学性能试验及损伤演化

在我国西部寒区,冻融作用往往是导致混凝土破坏的主要因素之一。通过对饱水状态下的多组混凝土试样进行冻融循环试验,并对试验后的试样进行了单轴压缩试验,从损伤和能量耗散的角度对试样进行了力学性能的分析;运用CT细观试验的方法初步对经历不同冻融循环次数下的试样进行了细观结构分析。通过试验研究,得到了饱水状态下混凝土材料的冻融破坏特征,以及不同冻融循环次数下试样质量、单轴应力-应变全过程曲线、抗压强度、能量耗散和细观结构的变化特征,系统研究了冻融循环下混凝土主要物理力学性能及损伤演化规律,为寒区重大工程冻融灾变预测提供较可靠的基础依据。     

冻融环境作用下RC剪力墙抗震性能试验

为了解冻融环境作用下RC剪力墙的抗震性能,采用人工气候实验室对6片剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环模拟试验,而后对其进行拟静力加载试验,得到了不同混凝土强度等级和不同冻融循环次数下冻融试件的滞回曲线,绘制出各个试件的骨架曲线,分析了混凝土强度和冻融循环次数对冻融试件强度、刚度、延性、耗能能力等抗震性能指标的影响.结果表明:相同混凝土强度的RC剪力墙随冻融循环次数的增加,承载力、位移延性系数和塑性转角显著降低,强度衰减和刚度退化幅度增大,累积耗能不断减小,抗震性能降低;经相同次数冻融循环的RC剪力墙随混凝土强度等级的提高,承载力和累积耗能增加,强度衰减和刚度退化幅度降低,而延性则先增加后减小,说明提高混凝土强度等级可改善冻融后RC剪力墙的抗震性能.     

冻融环境下混凝土的断裂损伤试验研究

为研究冻融作用后混凝土的断裂性能及断裂特征,依据GBJ82-85混凝土快速冻融循环试验方法,对24组共72块混凝土试件进行冻融试验.采用四点弯曲试验法分析了300次快速冻融循环条件下水灰比、引气剂对混凝土断裂韧度,断裂能及相对动弹模损失率的影响,并进行了混凝土形貌分析.结果表明,随冻融循环次数的增加,混凝土的断裂韧度、断裂能及相对动弹模损失率呈明显下降趋势,水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加损伤程度越大.引气剂能够大幅度降低由于冻融循环造成的混凝土结构的损伤,断裂能损失率与相对动弹模损失率之间具有良好的线性关系.     

混合侵蚀与冻融环境下混凝土力学性能劣化试验

以质量分数为3%的NaCl和5%的Na2SO4混合溶液为侵蚀介质,采用快冻法,对设计强度等级为C30、水灰比分别为0.44、0.50、0.55的混凝土试件进行了0、50、100、150、200次冻融循环试验,测定了各组试件的质量损失、抗压强度、应力、应变等。试验结果表明,混凝土随着冻融循环次数的增多,其表观质量和力学性能均呈现出不同程度的下降趋势,且水灰比越大下降越快。建立了与冻融循环次数相关的力学性能劣化线性方程,为进一步开展混凝土结构在冻融和侵蚀离子共同作用下的劣化机理与计算模型的研究提供了依据。     

冻融循环作用下混凝土结构寿命分析

分析混凝土冻融试验资料,推导出混凝土的粘聚力c及内摩擦角φ值与混凝土冻融循环次数N、未冻融前单轴抗拉强度ft0及单轴抗压强度fc0的关系公式;推导出弹性模量E及泊松比μ与混凝土冻融循环次数N的关系公式;通过联系实验室冻融和现场冻融的等效室内冻融循环次数公式,得出等效室内冻融循环次数的经历时间.然后采用有限单元法对混凝土结构在冻融循环条件下的应力、应变及屈服状态进行分析,并对其寿命进行预测.最后,采用此方法,预测了一个混凝土简支梁结构的寿命.     

冻融循环作用下混凝土的剪切强度试验研究

采用Z形试件剪切试验方法,对混凝土试件在冻融循环作用下的剪切强度进行了试验研究,并对混凝土冻融损伤的机理进行了初步分析.结果表明,在冻融循环作用下,混凝土的相对剪切强度随冻融循环次数的增加而降低,原因在于冻融循环引起水泥石本身和水泥石与骨料之间产生损伤,降低了混凝土的强度.     

冻融环境下PVA纤维水泥基复合材料断裂性能

针对冻融循环次数对PVA纤维水泥基复合材料断裂性能的影响问题,提出了基于快冻法的三点弯曲试验方法,研究了冻融循环次数对PVA纤维水泥基复合材料的起裂韧度、失稳韧度及断裂能的影响,并对冻融循环后的试件质量及表面现象进行了分析.结果表明:在冻融循环250次后,试件的质量增加1.92%,起裂韧度、失稳韧度、断裂能分别降低了37.2%、51.1%及48.4%;随着冻融循环次数的增加,试件的质量呈现增长趋势,试件表面破坏情况愈发严重,试件的起裂韧度、失稳韧度及断裂能均呈现下降趋势.     

Durability of concrete structures strengthened with FRP laminates

Based on the fast freeze-thaw cycling test, the alkaline immersion test, the water immersion test and the wet-thermal exposure test, the influence of aggressive environments on mechanical behavior of FRP was studied. CFRP specimens subjected to aggressive environments showed good durability with no significant degradation in tensile strength and modulus; however, GFRP specimens exhibited a little decrease in mechanical property after aggressive environments exposure. Based on the fast freeze-thaw cycling test and the wet-thermal exposure test, the influence of aggressive environments on the bond behavior between FRP and concrete, mechanical behavior of concrete beams and columns strengthened with FRP laminates was studied. The results showed that the bond strength had a significant decrease compared with those specimens kept at room temperature, and the specimens strengthened with FRP exhibited good durability.     

Behavior of high water-cement ratio concrete under biaxial compression after freeze-thaw cycles

The high water-cement ratio concrete specimens under biaxial compression that completed in a triaxial testing machine were experimentally studied. Strength and deformations of plain concrete specimens in two loading direction under biaxial compression with stress ratio of a=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0 were obtained after 0, 25, 50 cycles of freeze-thaw. Influences of freeze-thaw cycles and stress ratio on the peak stress and deformation of this point were analyzed according to the experimental results, Based on the test data, the failure criterion expressed in terms of principal stress after different cycles of freeze-thaw, and the failure criterion with consideration of the influence of freeze-thaw cycle and stress ratio were proposed respectively.     

The Frost-resisting Durability of High Strength Self-Compacting Pervious Concrete in Deicing Salt Environment

A high strength self-compacting pervious concrete(SCPC) with top-bottom interconnected pores was prepared in this paper. The frost-resisting durability of such SCPC in different deicing salt concentrations(0%, 3%, 5%, 10%, and 20%) was investigated. The mass-loss rate, relative dynamic modulus of elasticity, compressive strength, flexural strength and hydraulic conductivity of SCPC after 300 freeze-thaw cycles were measured to evaluate the frost-resisting durability. In addition, the microstructures of SCPC near the top-bottom interconnected pores after 300 freeze-thaw cycles were observed by SEM. The results show that the high strength SCPC possesses much better frost-resisting durability than traditional pervious concrete(TPC) after 300 freeze-thaw cycles, which can be used in heavy loading roads. The most serious freeze-thaw damage emerges in the SCPC immersed in the 3% of Na Cl solution, while there is no obvious damage in 20% of Na Cl solution. Furthermore, it can be deduced that the high strength SCPC can be used for 100 years in a cold environment.     

混凝土冻融损伤厚度的超声波检测

为分析混凝土结构的冻融损伤厚度,采用快冻法进行引气混凝土试验梁在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的盐冻试验.基于超声脉冲检测方法,依据波速在不同物质中的传播速度差异,对冻融300次后的混凝土试块进行超声检测,得到混凝土冻融损伤厚度.结果表明,该配合比对应的混凝土试块在冻融循环300次后冻融厚度约为30 mm,未超过混凝土结构的钢筋保护层厚度.     

机场道面除冰液作用下大掺量粉煤灰混凝土的抗冻性

通过大掺量粉煤灰混凝土（HFCC）试件在质量分数为3．59／6,12．5％,25％机场道面除冰液（CMA溶液）、质量分数为3．5％的NaC1溶液、质量分数为3．5％的飞机除冰液（AD溶液）、质量分数为25％的商品飞机除冰液与水中快速冻融试验,获得了冻融过程中HFCC的质量损失率和相对弹性模量的变化规律。结果表明：在质量分数为3．5％的介质中,HFCC在NaCl溶液中的冻融破坏以表面剥落为主,在AD,CMA溶液中以内部冻融损伤为主;与水中冻融条件相比,质量分数为3．5％的CMA溶液延缓了HFCC的冻融破坏作用;HFCC在CMA溶液作用下的冻融破坏与其质量分数密切相关,CMA溶液质量分数越高,HFCC的冻融破坏作用越小,当CMA溶液的质量分数在12．5％以上时,即使经受600次快速冻融循环,其质量损失率和相对动弹性模量损失均很小;在质量分数为25％的冻融介质中,HFCC在商品飞机除冰液中的抗冻性较差,在机场道面除冰液中抗冻性较好;HFCC完全能够应用于较高质量分数CMA溶液进行冬季除冰雪作业的水泥混凝土机场跑道。