硫酸盐环境下PVA-FRCC强度退化与寿命预测分析

为研究硫酸盐环境下PVA纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced composites composite,简称PVA-FRCC)强度退化机理和使用寿命,采用灰色理论GM(1,1)模型模拟硫酸盐环境下PVA-FRCC试件强度退化规律,分析硫酸盐干湿循环与长期浸泡两种侵蚀方式、纤维掺量、粉煤灰掺量对强度退化的影响,基于强度退化规律预测PVA-FRCC的使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型能够很好地预测PVA-FRCC强度退化规律,模型精度高且稳定;PVA纤维掺量为1%时材料表现出较好的抗硫酸盐侵蚀能力,使用寿命较长;相比长期浸泡,干湿循环侵蚀方式可加速材料强度的退化,降低使用寿命;大掺量粉煤灰可提高材料抗压强度,从而改善PVA-FRCC的抗硫酸盐侵蚀性能,增加使用寿命。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100mm×100mm×100mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了42.64%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

PVA纤维水泥基复合材料氯离子浓度分布规律的研究

氯离子侵蚀是导致结构耐久性下降的一个重要因素,研究氯离子浓度沿水泥基材料深度的变化规律对正确评估材料的耐久性具有重要意义。在试验研究基础上,应用灰色模型对氯离子浓度沿PVA纤维水泥基复合材料深度的变化规律进行研究,结果表明:氯离子浓度随侵入深度的增加呈减小的趋势;PVA掺量为0.5%的水泥基复合材料抗氯离子渗透性能最好;模拟值与试验值之间的平均误差小于3.5%,具有较高的精度。GM(1,1)模型可以用于模拟和预测PVA纤维水泥基复合材料中氯离子浓度的变化。     

天然浮石混凝土冻融损伤及寿命预测模型

内蒙古地区天然浮石资源丰富,可作为粗骨料制作轻质混凝土。为了研究天然浮石混凝土冻融损伤规律,配制了五种配合比的试件进行快速冻融试验。通过天然浮石混凝土相对动弹性模量和质量损失变化规律,分析了浮石骨料对混凝土抗冻性的影响。基于静水压力理论和疲劳损伤理论,推导出天然浮石混凝土的材料系数,进而建立了冻融损伤模型和寿命预测模型,并作为实例,考察了内蒙古巴彦淖尔市冬季低温环境下的天然浮石混凝土寿命。结果表明:浮石骨料能减小混凝土静水压力,提高抗冻性;天然浮石混凝土相对动弹性模量计算值与试验值吻合较好;五组天然浮石混凝土寿命预测值分别达到65 a、84 a、112 a、131 a和50 a,满足安全性运行年限。     

碳纤维布加固预应力空心板承载力与延性试验分析

本文通过7块足尺寸预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布后,在均布荷载作用下的试验,进行了抗弯承载力和位移延性的研究。提出了碳纤维布加固预应力混凝土空心板延性的概念和计算方法,分析了碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴量对承载力和延性的影响,可以得出如下结论:碳纤维布加固预应力混凝土空心板可有效提高承载力,提高程度达48%~109%;粘贴碳纤维布后预应力混凝土空心板在预应力钢筋屈服后,其跨中挠度增长显著,显示出较好的延性。     

钢骨高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

针对目前高层、大跨结构中广泛应用的高强混凝土所具有的"脆性"特点,本文拟通过在高强混凝土柱中内置钢骨,来改善高强混凝土的脆性,增加高强混凝土结构的抗震延性。本文开展了13根剪跨比为2.0的试件在低周反复荷载下的试验,对内置钢骨的高强混凝土短柱抗震性能进行了研究。分析了钢骨高强混凝土短柱的破坏特征、滞回特性以及骨架曲线,研究了轴压比和配箍率对钢骨高强混凝土短柱抗震延性的影响,并得出了轴压比和位移延性系数的关系以及配箍率和位移延性系数的关系。根据本文试验结果,提出了满足一定位移延性要求的钢骨高强混凝土短柱的轴压比限值和柱箍筋加密区最小体积配箍率,试验结果可为规范修订和工程设计提供参考。     

配筋PVA-FRCC抗压试验研究与理论模型

为研究配筋PVA纤维水泥基复合材料(简称PVA-FRCC)的单轴抗压性能,以配筋PVA-FRCC、无配筋PVA-FRCC和掺纤维的钢筋混凝土棱柱体试件为试验对象,对比研究了3类材料的应力-应变全曲线,分析了纤维掺量与配筋对峰值应力的影响,依据试验数据做出的配筋PVA-FRCC应力-应变全曲线,给出了一种新的单轴抗压理论模型。得出结论:相比无配筋PVA-FRCC与掺纤维的钢筋混凝土,配筋PVA-FRCC试件具有更好的延性、韧性、弹性变形性能以及更加明显的应变硬化阶段。PVA纤维掺量越大,配筋PVA-FRCC试件的峰值应力越小。提出的模型可为今后的相关研究提供一定理论参考。     

国产PVA纤维混凝土早期抗裂性能试验研究

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维对混凝土早期抗裂性能的影响。制作了7组混凝土平板早期抗裂试验,其中6组混凝土里面掺入了PVA纤维,观察记录了开裂的整个过程。纤维长度和体积掺量为主要研究对象。通过计算得出了单位面积下不同配合比混凝土的裂缝总条数以及总面积,而且对混凝土裂缝降低系数进行了对比分析。试验结果表明:掺入纤维后,混凝土的早期抗裂性能有明显提高,不仅裂缝宽度有所减小,而且裂缝数量也有所减少。其中纤维长度为12 mm、体积掺量为1.6 kg/m^3的混凝土早期抗裂性能改善能力最明显,可以为PVA纤维在工程中的应用提供参考依据。     

BP神经网络预测氯盐渍土环境中混凝土结构使用寿命北大核心

为预测氯盐渍土环境中混凝土结构的使用寿命,根据长期浸泡试验结果,建立基于Fick扩散定律的混凝土结构使用寿命模型。当假定混凝土保护层厚度为30 mm,Fick模型的预测结果大约为50年,再结合Fick模型中参数统计特征,生成供BP神经网络应用的训练样本和预测样本。建立基于BP神经网络的混凝土结构使用寿命模型,BP模型的预测结果也在50年左右,若以Fick模型的预测结果为标准,BP模型的平均误差率仅为3.65%。