海水侵蚀环境下再生混凝土的损伤劣化研究

采用浸-烘循环的试验方法,对不同粉煤灰掺量的再生混凝土进行了海水腐蚀试验,研究了再生混凝土的抗压强度、相对动弹性模量及质量损失率随腐蚀时间的变化规律。结果表明:粉煤灰掺量为40%的C30与C40级再生混凝土与同强度等级的再生混凝土相比,均有较强的抗海水侵蚀的性能。同时,建立了海水侵蚀环境下再生混凝土的损伤劣化模型。     

海水侵蚀环境下再生混凝土的Cl~-扩散特性

采用5倍海水浓度的人造海水对再生混凝土梁进行加速腐蚀,通过分层取样和化学分析方法测得腐蚀龄期分别为60d、120d、180d及240d时各再生混凝土试验梁的Cl~-质量浓度,研究了海水侵蚀下再生混凝土梁中Cl~-的扩散特性。结果表明:粉煤灰掺量为40%的C30与C40级再生混凝土梁与同强度等级的其它梁相比,均具有较强的抵抗Cl~-渗透的能力;再生混凝土构件中表面自由Cl~-浓度随腐蚀时间的延长而变高,两者满足幂函数的关系。     

混凝土在盐雾腐蚀和海水侵蚀中的劣化损伤

模拟海洋盐雾区和水下区,采用非破损检测方法测定了混凝土在盐雾腐蚀和海水侵蚀中的相对动弹性模量和质量损失率,研究了混凝土的经时劣化损伤演变规律、特点及损伤程度。同时比较了盐雾环境和海水环境对混凝土损伤劣化的共性和差别。最后借助损伤度概念,探讨了矿渣掺量和混凝土强度对混凝土损伤度的影响。结果表明,相对动弹性模量经时变化过程表现为4个阶段,质量损失变化过程包括2个阶段。盐雾腐蚀造成的混凝土损伤大于海水侵蚀;混凝土的损伤度随着矿渣掺量的增加而增大,同时混凝土强度亦对损伤度起着重要影响。     

带初始损伤混凝土受硫酸盐侵蚀劣化的机理分析

通过测量混凝土的质量变化量和相对动弹性模量,研究了带初始损伤混凝土在干湿循环作用下受硫酸盐侵蚀的劣化规律,同时利用压汞法(MIP)、扫描电镜(SEM)和电子能谱技术(EDS),探究分析了含初始损伤混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的孔结构和腐蚀产物组分的变化.结果表明:随着初始损伤度的增加和水灰比的增大,混凝土受硫酸盐腐蚀劣化加剧;损伤度为20%的混凝土受硫酸盐侵蚀150d后的相对动弹性模量降低至12.3%,试件部分表面剥落;大掺量矿渣混凝土抗硫酸盐侵蚀能力提高;随着腐蚀时间的增加,混凝土孔隙率增大,大孔数量增多;高水灰比混凝土内部腐蚀产物主要是石膏,低水灰比混凝土内部腐蚀产物主要是钙矾石.     

基于GM(1,1)模型室内加速试验下钢筋混凝土服役寿命预测

为研究西部盐渍土地区钢筋混凝土损伤劣化规律及服役寿命,设计了干湿循环、盐类侵蚀、紫外线辐射及太阳照射耦合因素下的室内加速试验,定期测试试件相对动弹性模量(RDEM)、相对质量评价参数(RQEP)和腐蚀电流密度(i_corr)等宏观指标及扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)等微观指标来表征钢筋混凝土损伤劣化规律及腐蚀机理,同时利用GM(1,1)模型对钢筋混凝土服役寿命进行预测。研究结果表明：RDEM、RQEP及i_corr均可在一定程度上表征混凝土损伤劣化过程,RDEM呈现出先增大后减小的趋势,RQEP表现为缓慢增长-平缓下降-加速下降三阶段变化特点,而i_corr呈现缓慢增长-加速增长两阶段变化。利用GM(1,1)模型预测C35试件钢筋与混凝土失效时间分别为175 d和231 d,C40试件失效时间分别为273 d和497 d。     

海水环境下碳纤维增强复合材料加固预损伤钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固预损伤钢筋混凝土梁及经海水腐蚀的CFRP加固预损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,对比研究了海水侵蚀对试验梁破坏形态、裂缝开展情况、应变发展及抗弯承载力等的影响规律。试验结果表明,采用CFRP对机械损伤钢筋混凝土梁进行加固处理,可以有效地提高其抗弯承载力和刚度,约束裂缝的开展。随着海水腐蚀时间的延长,CFRP加固损伤梁的各方面性能受到明显的影响,但仍具有较为可靠的加固效果,且混凝土应变符合平截面假定的条件。     

海水海砂再生混凝土的基本力学性能

利用海水、原状海砂及再生粗骨料,制备了设计预期强度为C20~C50的海水海砂再生混凝土。通过240个标准立方体(150 mm×150 mm×150 mm)和96个棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件,完成了工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,研究了海水海砂再生混凝土的基本力学性能;最后基于试验数据,得到了海水海砂再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度关系公式以及弹性模量与轴心抗压强度关系公式。结果表明:海水海砂再生混凝土工作性能良好,C40和C50强度等级的坍落度比一般再生混凝土分别提高5%和33%;立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄期变长而增加,且长期强度趋于稳定;与普通混凝土相比,海水海砂再生混凝土7 d立方体抗压强度提高13%~52%,28 d抗压强度降低约5%,90 d抗压强度降低约15%,180 d抗压强度降低18%~29%;海水海砂再生混凝土28 d弹性模量比普通混凝土略有降低,降低幅度在14%以内;再生粗骨料对混凝土力学性能、工作性能的影响大于海水海砂。     

冻融循环与复合盐侵蚀耦合作用下再生混凝土耐久性研究

以质量分数3%NaCl和不同浓度的Na₂SO₄复合盐溶液以及水为侵蚀介质,采用快冻法对再生混凝土进行冻融循环试验,测定各组再生混凝土试件的质量损失、抗压强度以及相对动弹性模量的试验数据,研究了再生混凝土在冻融与复合盐侵蚀耦合作用下的性能劣化规律,通过曲线损伤模型预测了再生混凝土的耐久性寿命。研究结果表明：在不同浓度复合盐溶液侵蚀下,3%NaCl+10%Na₂SO₄溶液冻融中质量损失,抗压强度劣化最为严重,3%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中的冻融损伤度最大;再生混凝土损伤层厚度与相对动弹模量之间存在负相关性,可以采用相对动弹性模量表征混凝土内部损伤;曲线模型可以较好评价再生混凝土在复合盐环境下的冻融损伤,在3%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中,再生混凝土的抗冻耐久性寿命最差。     

模拟海水低温环境下混凝土抗压性能试验研究

为了研究低温海水环境下混凝土的抗压力学性能变化,依据实测温度变化记录(不同于以往快速冻融试验),在试验室模拟了低温海水环境下混凝土的腐蚀过程,对在不同腐蚀程度下60个混凝土棱柱体试件进行抗压性能试验,得到了不同腐蚀时期混凝土抗压性能指标(轴心抗压强度、静力受压弹性模量等)。试验结果表明:低温海水侵蚀后混凝土试件的外观、质量和破坏形态等均随侵蚀时间发生变化,且随着腐蚀时间的延长,轴心抗压强度逐渐降低,但弹性模量变化不明显;分别采用质量损失、抗压强度、弹性模量和吸能能力等指标的变化率为损伤指标,对不同腐蚀程度混凝土力学性能的退化进行分析,得到了各损伤指标与混凝土抗压性能退化程度之间的变化规律。     

氯离子腐蚀环境下CFRP筋再生混凝土梁力学性能研究

利用经过破碎处理后的废弃混凝土制备了再生混凝土,对比分析了再生混凝土和普通混凝土的力学性能和工作性,探讨了再生混凝土在建筑工程中的应用前景。同时,采用CFRP筋代替混凝土梁中的部分受力钢筋和箍筋,研究了氯离子腐蚀环境下,浸泡时间对CFRP再生混凝土梁开裂弯矩的影响。结果表明,再生混凝土的力学性能和工作性均能满足要求;使用CFRP筋代替部分受力钢筋和箍筋,对于提高再生混凝土梁的开裂弯矩有明显效果;CFRP筋再生混凝土梁的抗氯离子侵蚀能力较好。     

初始损伤混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能EI北大核心CSCD

通过外观形貌、抗压强度损失率、硫酸根离子含量的变化,系统研究了干湿循环与硫酸盐耦合作用下初始损伤混凝土的劣化规律,建立了混凝土累积损伤模型;同时,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线计算机断层扫描仪(X-CT)揭示了混凝土的劣化机理.结果表明:随着初始损伤度的增大,试件破坏等级明显加剧;当干湿循环270次时,初始损伤程度为0%、10%和20%的混凝土抗压强度损失率分别达到34.6%、48.6%、67.5%,其表观硫酸根离子含量分别为1.87%、2.63%和3.83%;混凝土损伤速率随着干湿循环次数的增加而增大,且初始损伤混凝土的损伤速率增长幅度明显大于完整混凝土;干湿循环与硫酸盐耦合作用下混凝土的劣化表现为物理侵蚀和化学侵蚀,其中物理侵蚀为硫酸钠晶体的结晶析出,化学侵蚀为在孔隙及微裂缝中生成腐蚀产物而产生的膨胀破坏.     

钢筋再生混凝土结构研究进展及其工程应用

再生混凝土绿色、环保,是实现建筑垃圾资源化再利用的重要途径。为了进一步推动钢筋再生混凝土结构的研究发展与工程应用,分析了钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的受力性能、抗震性能、抗火性能、氯离子侵蚀后性能、徐变及抗冻性能的研究现状及存在的不足,列举了典型工程案例,指出了需要深化研究的问题。研究表明,钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的上述多数性能较同类钢筋普通混凝土构件(结构)的均有不同程度的劣化,但可通过合理设计实现其与普通混凝土相当甚至更好的性能,可用于实际工程中。     

早龄期H型钢混凝土梁受力性能试验研究及有限元分析

为研究C40早龄期型钢混凝土梁的受力性能，分别对7根H型钢混凝土梁在龄期1、3、7、28 d进行单调静力加载试验, 分析了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和梁早期受荷损伤对后期受力性能的影响。试验结果表明：掺入早强剂的C40型钢混凝土梁1 d的承载力可达到28 d的75.5%；梁的早期受荷损伤对后期28 d龄期的承载力影响不大。在试验研究的基础上，利用非线性有限元分析软件ABAQUS，建立型钢混凝土梁力学模型进行有限元分析，有限元分析结果与试验结果吻合较好。     

海水海砂再生混凝土与环氧涂层钢筋黏结性能

采用中心拔出试验对环氧涂层钢筋海水海砂再生混凝土的黏结性能进行了试验研究。考虑不同混凝土类型（普通混凝土、再生混凝土、海水海砂再生混凝土）、设计强度等级（C20、C25）、黏结长度（3d、5d、8d,d为钢筋直径）、钢筋种类（普通钢筋、环氧涂层钢筋）和保护层厚度（67、42mm）等参数进行拔出试验,研究其黏结强度的变化规律。结果表明：环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土之间黏结性能较普通钢筋混凝土的略有降低,再生粗骨料的加入降低了试件的黏结强度,而海水、海砂减小了再生粗骨料对黏结强度的不利影响;黏结强度随着混凝土强度和保护层厚度增加而显著提高,随着黏结长度增长而降低;环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土黏结滑移曲线与普通钢筋混凝土试件的相似,分为微滑移、滑移和下降三段;环氧涂层钢筋使得曲线曲率增加、下降段较缓,而海水、海砂影响与之相反。拟合得到了环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土间黏结强度计算公式,计算值与相关试验数据吻合良好。     

不同腐蚀盐环境下的混凝土耐久性

通过3.5％NaC1溶液、5％Na2SO4溶液、3.5％NaCl+5％Na2SO4复合溶液以及模拟海水进行干湿循环腐蚀试验,研究干湿循环条件下,不同腐蚀溶液中混凝土超声波传播速度的变化规律,通过XRD、CT分析混凝土在不同腐蚀环境下的损伤劣化机理.结果表明:干湿循环显著加速了混凝土的劣化过程;对于不配筋混凝土,氯盐的腐...     

不同应力状态下混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

硫酸盐对混凝土的侵蚀作用往往损伤混凝土的内部结构,从而导致结构的安全性能降低。为了研究基础混凝土梁的硫酸盐侵蚀规律,采用加速硫酸盐侵蚀试验方法进行了受力状态下混凝土试件在干湿交替循环硫酸盐侵蚀环境下的耐久性试验,分析了硫酸盐干湿交替循环侵蚀后混凝土性能的退化规律。结果表明:混凝土性能劣化与硫酸盐干湿交替循环侵蚀环境下试件的应力状态存在一定的关系,拉、压应力分别加快和减缓了硫酸盐侵蚀混凝土的速率,且应力变化越大,硫酸盐侵蚀速率的改变越大。     

恒益电厂混凝土基础耐久性设计及性能研究

恒益电厂位于H+、SO42-和Cl-多种劣化因素综合作用的环境下,需对基础混凝土进行耐久性设计,即混凝土在满足和易性和力学性能的基础上,还应满足耐久性的要求。通过控制原材料品质、掺加矿物掺合料和高效减水剂等途径,配制出高密实性的耐久性混凝土,并用抗渗性和抗氯离子渗透性加以表征;研究混凝土复合胶凝材料的抗硫酸盐性和抗酸性,针对酸腐蚀深度d与腐蚀时间t建立复合胶凝材料的酸腐蚀劣化模型d=K.tn,为水泥混凝土的耐久性设计提供理论依据。     

硫酸盐和冻融双重作用对混凝土力学性质的影响

进行了在硫酸盐侵蚀和冻融循环作用下的混凝土室内模拟试验,研究了硫酸盐侵蚀和冻融循环双重作用下混凝土的腐蚀特性。试验结果表明,随着时间的增长,冻融循环和硫酸盐侵蚀先后对混凝土的腐蚀起主导作用,双重腐蚀加速了混凝土力学性能的劣化。此外,对混凝土的腐蚀机理进行了分析。     

碳纤维织物增强混凝土薄板抗海水侵蚀性能研究

织物增强混凝土薄板是由高性能纤维织物和高性能细集料混凝土复合而成的薄板产品,这种复合材料被期望具有较高的耐久性能.为此,开展了碳纤维织物增强混凝土薄板抗海水侵蚀性能的试验研究,主要探讨了混凝土基体抗蚀性能、预应力和外荷载对薄板试件抗蚀性能的影响、不同程度的侵蚀作用和聚丙烯短纤维的掺入对薄板试件弯曲性能的影响等方面内容.试验结果表明:该复合材料具有较好的抗海水侵蚀性能.施加并提高预应力值能增强薄板试件的抗蚀性能,但外荷载与腐蚀介质的耦合加速劣化了薄板试件的弯曲性能.聚阿烯短纤维提高了织物网与混凝土基体的协同受力性能,但降低了混凝土基体对腐蚀介质的抗渗性能.     

模拟酸雨环境下C40混凝土抗压性能试验研究

利用实验室加速腐蚀方法模拟了3种pH值(分别为1.5,2.5和3.5)的酸雨环境,将246个C40混凝土棱柱体试块分为3组,分别在3种pH值酸雨溶液中进行侵蚀,并与108个同期未受腐蚀的试件作对比,得到了不同酸雨环境中混凝土腐蚀不同时期的抗压性能(轴心抗压强度、静力受压弹性模量等).结果表明:经模拟酸雨溶液中H+和SO42-的共同腐蚀作用,3组试件的外观、质量等均随时间的延长而发生变化,且其轴心抗压强度和弹性模量在腐蚀初期都有短暂的上升,而随着腐蚀时间的延长,其轴心抗压强度和弹性模量发生明显劣化,且酸性较强的酸雨溶液对混凝土力学性能的劣化促进作用比酸性弱的酸雨溶液更加显著.