不同强度混凝土力学性能退化行为试验分析

通过不同浓度盐酸和不同强度混凝土,研究了盐酸对混凝土力学性能的影响,通过测试混凝土的质量变化、弹性模量变化、抗弯强度变化和抗压强度变化,得出:C25混凝土的相对动弹性模量比C55混凝土的衰减程度要快的多;C55混凝土的抗弯强度比C25混凝土的衰减程度要略快;混凝土遭受盐酸腐蚀后的强度衰减可表示为盐酸浓度的指数函数。得出的结论可为今后高性能混凝土设计提供依据。     

普通混凝土与高强混凝土抗压强度的尺寸效应

通过对27组边长为100,150,200mm,强度等级为C20,C40和C60的普通混凝土和高强混凝土立方体试件进行抗压试验,系统研究了不同强度等级普通混凝土和高强混凝土试件立方体抗压强度的尺寸效应,建立了强度等级与立方体抗压强度尺寸效应的关系,得到了普通混凝土和高强混凝土抗压强度尺寸效应的临界尺寸和临界强度,提出了立方体抗压强度尺寸效应律的计算公式,并通过试验数据验证了该公式的适用性.试验结果表明：普通混凝土与高强混凝土的立方体抗压强度均具有较明显的尺寸效应现象,强度等级越高,尺寸效应越明显,C20混凝土立方体抗压强度尺寸效应度约为C60混凝土的55%.     

再生聚丙烯纤维和丁苯胶乳复合改性对混凝土性能的影响

采用再生聚丙烯纤维(RPF)和丁苯胶乳(SBR)复合对混凝土进行改性,通过混凝土抗压、抗拉和抗弯强度,以及5%浓度盐酸溶液浸泡下90 d试样的质量损失率和强度损失试验,研究RPF和SBR复合对混凝土基本力学性能和耐久性的影响。试验结果表明,RPF和SBR复合改性能显著改善混凝土的力学性能和酸性溶液浸泡下的耐久性能,RPF和SBR的最优掺量分别为1%和15%,此时混凝土的抗压强度为42.19 MPa,劈裂抗拉强度为4.95 MPa,抗弯强度为4.80 MPa,5%浓度盐酸溶液浸泡下90 d试样的质量损失率为4.05%,强度损失率为9.98%。     

高温时高强混凝土瞬态热应变的试验研究

本文通过对36个混凝土棱柱体试件(100mm×100mm×300mm)高温变形试验,研究了高温时高强混凝土(C60,C80)自由膨胀应变、恒定压应力下的温度应变和瞬态热应变的变化规律,并与普通强度混凝土(C30)高温变形性能进行了比较。结果表明,高强混凝土在恒定应力下的温度变形与普通强度混凝土有较大的不同,而且混凝土的温度应变与初始应力水平和温度值等密切相关。通过分析建立了高强混凝土自由膨胀应变和瞬态热应变的计算公式,计算结果与试验曲线吻合较好。     

复合盐侵-冻融环境下混凝土的应力-应变关系试验研究

对混凝土在3.5%、10.5%、17.5%复合盐(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_3)溶液的侵蚀作用下,研究了在复合盐侵蚀和冻融循环作用下C30混凝土的应力-应变关系的变化规律,对6组42个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行了冻融循环,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用后混凝土内部显微结构的变化。试验结果表明:(1)复合盐溶液侵蚀作用下,浸泡冻融的冻融循环次数相同时,混凝土的峰值应力随溶液浓度的增加而有所增大,峰值应变随之左移,应力-应变曲线逐渐趋于平缓;相对于养护冻融,浸泡冻融条件下,随着侵蚀溶液浓度的增加,试件的峰值应力降低的少;(2)进行150次冻融循环试验后,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,经浸泡冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了36.1%、35.9%、34.3%,而经养护冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了55.6%、59.9%、57.6%;(3)经扫描电镜(SEM)分析,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,混凝土损伤程度减弱。     

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。     

应力作用下受酸雨腐蚀混凝土的力学性能研究

通过配制pH=2.0的模拟酸雨溶液，采用浸泡加速腐蚀的方法，研究了不同压应力水平（28 d抗压强度的15%、20%、25%、30%）作用下混凝土不同腐蚀龄期内的力学性能变化规律。结果表明：在腐蚀初期，试件的质量与抗压强度呈现增加的趋势，而到腐蚀中后期，其质量和抗压强度均逐渐减小；随着应力水平的增加，试件的强度损失和峰值应变增大，而质量损失、峰值应力和吸能能力均减小；应力作用会加速酸雨对混凝土的腐蚀，且应力水平越高，加速腐蚀作用越显著。     

盐酸腐蚀条件下混凝土的应力-应变关系研究

以pH值分别为2,3的盐酸作为腐蚀介质,研究了受腐蚀后C30混凝土抗压强度等力学性能以及应力-应变曲线的变化规律;阐述了受盐酸腐蚀混凝土性能劣化的内在原因.试验结果表明,盐酸腐蚀作用下,混凝土的抗压强度、弹性模量随腐蚀时间和溶液浓度的增加呈线性减小趋势,其应力-应变曲线逐渐趋于平缓.提出了基于研究结果的受盐酸腐蚀混凝土抗压强度、弹性模量的计算模型.     

500MPa级钢筋在高强混凝土中的锚固性能试验研究

进行了15组45个中心置筋拉拔试件试验,混凝土立方体抗压强度实测值在66.6MPa～89.2MPa,钢筋为HRB500,研究混凝土强度和相对保护层厚度对粘结锚固性能的影响。试验表明:66.6MPa～77.2MPa的试件极限粘结强度随混凝土抗压强度的提高而增大,而78.7MPa及以上试件极限粘结强度停止增长并有所降低;试件的极限粘结强度随相对保护层厚度c/d的增长近似呈线性增长;高强混凝土与普通混凝土相比劈裂后粘结强度的增长程度不明显。将极限粘结强度试验值与高强混凝土粘结强度公式计算值对比可知,锚筋直径为25mm,混凝土强度89.2MPa试件试验值较公式值偏小。     

在硫酸盐环境下冻融-干湿循环对混凝土的影响

采用单一冻融、单一干湿和冻融-干湿循环交替作用的方法,研究了混凝土在不同浓度的硫酸盐溶液中的耐久性能。试验采用100 mm×100 mm×400 mm试件直立完全浸泡进行干湿循环。研究表明,硫酸盐冻融-干湿循环作用下,溶液浓度对冻融破坏的影响存在临界值C=4.7%。当C≤4.7%时,冻融-干湿破坏随着溶液浓度的提高相对动弹性模量损失增大,而质量损失减小;当C>4.7%时,溶液浓度对冻融破坏或冻融-干湿复合破坏影响不大。冻融-干湿破坏力最强、冻融破坏次之,干湿破坏最为缓慢;且干湿循环使冻融循环破坏加剧。试验发现15%FA取代水泥,混凝土抗硫酸盐腐蚀最佳。     

纤维高强混凝土抗剪性能的试验研究

通过84根尺寸为100mm×100mm×400mm的高强混凝土、钢纤维高强混凝土、聚丙烯纤维高强混凝土试件在剪切荷载作用下的抗剪试验,研究了纤维类型和纤维体积率(掺量)对高强混凝土抗剪强度及在剪切荷载作用下变形性能的影响。结果表明,纤维的加入有效地改善了高强混凝土的抗剪强度及变形性能。初裂抗剪强度和变形、极限抗剪强度和变形以及抗剪韧性均随纤维体积率(掺量)的增加而增大,试件破坏时能保持完整性。根据试验结果,建立了钢纤维高强混凝土及聚丙烯纤维高强混凝土抗剪性能的剪力传递模型和数学表达式。     

掺有纤维的高强混凝土劈拉性能试验研究

通过63个100mm×100mm×100mm和63个150mm×150mm×150mm高强混凝土和钢纤维、聚丙烯纤维高强混凝土试件的劈拉试验,探讨了纤维体积率(纤维掺量)及纤维类型对高强混凝土劈拉强度和变形性能的影响,提出了不同类型的钢纤维对高强混凝土劈拉强度的增强系数和劈拉强度的计算公式。     

再生粗骨料含量对混凝土力学性能的影响

本实验目的是研究再生粗骨料取代原来混凝土中石子的含量后对混凝土力学性能的影响,再生粗骨料的来源为废弃混凝土。将其按要求压碎后以0~100%的取代率(中间级差为10%)取代原混凝土中的石子含量,得到11种再生混凝土。在每种取代率的混凝土下制作3个标准混凝土立方体试块(150 mm×150 mm×150 mm),3个标准混凝土棱柱体试块(150 mm×150 mm×300 mm),3个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试件共得到33个标准混凝土立方体试块,33个标准混凝土棱柱体试块,33个150 mm×150 mm×550 mm试件。然后按照标准试验方法进行力学性能试验。通过实验测得不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应力应变变化曲线、弹性模量等力学性能指标之间的关系。实验结果表明:当粗骨料取代率不断增加后,再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度呈现不断上升趋势,抗折强度呈现先上升后降低趋势,而弹性模量总体呈现下降趋势。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

硫酸腐蚀下玄武岩纤维掺量对混凝土耐久性能影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对混凝土耐久性能的影响规律,将分别含有0%,0.05%,0.1%,0.2%,0.3%的纤维掺量混凝土试块(100mm×100mm×100mm)置于pH=3的硫酸溶液中进行腐蚀试验。对各掺量混凝土试块的腐蚀发展情况追踪观察,分析了腐蚀环境中玄武岩纤维混凝土孔隙率及离子浓度的变化规律;同时,对侵蚀后玄武岩混凝土的抗压强度进行了试验研究。试验结果表明:加入0.1%纤维的混凝土耐酸腐蚀性能得到了较大提升,与普通混凝土相比,抗压强度提高40%以上;但过量掺入纤维,反而起到不利作用。     

纤维高强混凝土抗剪强度的试验研究

通过84个100mm×100mm×400mm、126个150mm×150mm×150mm高强混凝土和纤维高强混凝土试块的剪切试验、抗压和劈拉试验,探讨了抗剪强度与抗压强度及劈拉强度的关系,提出了纤维高强混凝土抗剪强度与抗压强度、劈拉强度的关系式,得到了不同类型纤维对高强混凝土抗剪强度的增强系数,建议了钢纤维高强混凝土抗剪强度的计算公式。     

高温时高强混凝土强度和变形的试验研究

通过对高强混凝土 (C60 ,C80 )高温时力学性能的试验研究 ,得出了高强混凝土立方体抗压强度 ,峰值应力 ,峰值应变及弹性模量随温度的变化规律 ,并与普通强度混凝土 (C3 0 )高温力学性能进行了比较 ,给出了高温时高强混凝土应力—应变全曲线公式     

混凝土受压力学性能统一计算方法

目前国内对普通混凝土(C60以下)、高强混凝土(C60～C100)和超高强混凝土(C100以上)的力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处计算结果误差较大,且适用性较差。本文通过对国内大量的普通混凝土、高强混凝土和超高强混凝土轴心受压试验研究资料的重分析发现混凝土强度等级在C10～C140范围时其各力学性能指标均具有连续变化规律。本文基于统计分析方法,提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系数、轴心抗压强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和混凝土轴心受压应力-应变全曲线等统一计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。本文研究成果对进一步开展混凝土结构的非线性有限元分析和设计具有参考价值。     

基于小尺寸非标准试件的混凝土强度评定

目前,绝大多数相关混凝土技术标准和规范均以标准试件测试抗折强度,这类试件往往尺寸[150 mm×150 mm×600 mm(或525、550)mm]和质量(28~33 kg)较大,给试验操作带来了诸多困难甚至安全隐患。试验性地探索了以小尺寸非标准试件(100mm×100 mm×300 mm棱柱体)评定抗折强度的可行性,并尝试以这种试件折断后的部分经切割得到的边长100 mm的立方体试件评定抗压强度。此外,还对比分析了小尺寸非标准试件和标准试件的强度评定结果,并考察了它们的相关性。以12种包括不同原材料和配合比的典型交通工程结构混凝土作为考察对象。结果表明,所采用的非标准小尺寸试件能用于评定混凝土抗折强度和抗压强度,由回归分析得到的2种强度的相关性公式适用于文献中的实测数据。     

荷载-硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性

通过对经历不同荷载水平和硫酸盐浓度后的高强混凝土试件进行单轴压缩试验,研究了荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对高强混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变和应力-应变曲线的影响,并考虑了不同标距对应变测量结果的影响。结果表明:随单调荷载水平的增大,未侵蚀和浓度为1%侵蚀的混凝土抗压强度、弹性模量以及峰值应变减小,浓度为5%和10%侵蚀的混凝土抗压强度和弹性模量减小,而峰值应变增大;随着溶液浓度的增大,未经历荷载历史和经历单调荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量先增后减,峰值应变先减后增,而经历单调荷载70%和循环荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量减小,峰值应变增大;试件的力学性能对高浓度侵蚀较敏感,经历浓度为10%侵蚀的混凝土强度降低达25%;浓度对应力-应变曲线的影响较为显著,经历浓度为10%侵蚀的混凝土曲线上升段斜率变小,且形状变得扁平。在此基础上,利用基于Weibull分布的损伤本构模型对试验曲线进行研究,并对模型参数进行统计分析,结果表明建立的损伤本构模型理论曲线与试验曲线吻合较好。     

高强混凝土立方体抗压强度的尺寸效应研究

通过大量试验,分别对C60、C80高强混凝土不同尺寸(边长分别为100 mm,150 mm,200 mm)的立方体试件抗压强度进行了统计分析,发现高强混凝土的不同尺寸之间相关性较好,C60混凝土的换算系数fcu,100/fcu,150为0.932,fcu,200/fcu,150为1.066;C80混凝土的换算系数fcu,100/fcu,150为0.919,fcu,200/fcu,150为1.084。高强混凝土尺寸效应比普通混凝土更加显著,这主要与其自身脆性高有关。