强动载作用下海水海砂混凝土应用研究进展

岛礁建设工程对于维护我国合法权益有着重要意义,从大陆运送混凝土原材料到岛礁费时费力,且不经济,因此利用岛礁已有资源制成海水海砂混凝土成为岛礁建设工程中重要的建筑材料.本文系统介绍了海水海砂混凝土材料静动态力学性能、新型复合纤维材料(FRP)筋-海水海砂混凝土组合结构力学性能方面的研究现状,并指出应对海水海砂混凝土的动态...     

FRP筋海水海砂混凝土研究现状综述

海砂混凝土和纤维增强复合材料筋（FRP筋）的组合应用是避免传统钢筋混凝土结构锈蚀破坏的有效途径。该文介绍了FRP筋、海砂混凝土、海水海砂混凝土和FRP筋海水海砂混凝土的研究现状和应用情况,指出FRP筋海水海砂混凝土尚需研究的问题。FRP筋海水海砂混凝土的研究和应用,能为我国沿海建筑用砂紧缺和岛礁建筑等海洋开发提供新的建设思路。     

海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述

远海工程建设面临钢筋混凝土易腐蚀、河砂和淡水匮乏等难题。国内外学者选择资源丰富的海水海砂代替淡水河砂制备混凝土,并研究其工作性能、力学性能及耐久性能。海水海砂中高含量的氯盐会加快水泥水化和凝结,导致早凝和早期强度提高,但后期增长变缓,最终强度与淡水河砂混凝土相近。海砂中少量的贝壳对混凝土工作性能和力学性能影响不大。海水海砂混凝土中的氯离子传输及结合方式更为复杂,其不同于内掺型氯离子,由此导致海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理改变。辅助胶凝材料、复合型阻锈剂及纤维增强复合筋等为海水海砂混凝土结构应用提供了保障。     

海水环境下GFRP筋⁃海水海砂混凝土黏结行为演化规律

为研究海水环境下GFRP筋与海水海砂混凝土的黏结行为,设计并测试了54个GFRP筋⁃海水海砂混凝土中心拉拔试件,采用温度加速实验,研究清水和海水环境腐蚀后试件黏结强度的变化,并分析了试件的黏结滑移曲线上升段。结果表明,海水温度的升高加速了GFRP筋⁃海水海砂混凝土试件黏结强度的退化,在相同浸泡条件下,60 ℃的黏结强度相较于10 ℃降低了15 %左右;海水环境对试件黏结强度的影响略大于清水环境。分别使用BPE模型、CMR模型和Malvar模型对试件黏结滑移曲线上升段进行分析,结果表明,海水环境下GFRP筋⁃海水海砂混凝土黏结滑移曲线上升段宜采用Malvar模型。最后根据TSF寿命预测法得出,在20 ℃海水环境下,GFRP筋⁃海水海砂混凝土试件使用100年后的黏结强度保留率为65.58 %。     

海水环境下矿渣再生混凝土的劣化规律研究

以人造海水为侵蚀介质,采用干湿循环方法对矿渣掺量分别为0、10％、20％、30％及40％的C30级再生混凝土试件进行海水侵蚀试验,研究了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侵蚀劣化规律.试验结果表明:随着干湿循环次数的增多,再生混凝土的表观质量和力学性能呈现下降趋势;同强度等级的再生混凝土在矿渣粉掺量...     

粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl^-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl^-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。     

FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点,但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱,特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果,其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明,FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋,保证其在弹性范围内工作,则FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。     

海水海砂火山渣混凝土断裂性能试验研究

海洋岛礁工程建设面临着取材困难、运输与材料成本昂贵等问题。为此,开发了新型海水海砂火山渣混凝土(SSAC),以推动海工建设的发展。通过混凝土三点弯曲梁断裂试验,探讨了不同缝高比(0.2、0.3、0.4)和组料类型对SSAC断裂力学性能的影响,获取了双K断裂韧度、断裂能与软化曲线等断裂参数的变化规律。结果表明,受粗骨料的影响,采用火山渣的混凝土的荷载-裂缝口张开位移曲线(P-CMOD)与普通混凝土相似,但其下降段更为陡峭。SSAC断裂韧度小于普通混凝土,且均不受缝高比影响。受海水海砂的影响,SSAC的断裂韧度和断裂能较淡水河砂火山渣试件分别提高14.30%和6.77%。基于试验数据,推导得出考虑组料影响的双K断裂韧度与软化关系计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土耐久性

测试了海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土(BFRCC)的质量和强度变化,并分析了基体的水化产物和微观结构,研究了BFRCC的耐久性。结果表明:随着侵蚀次数的增加,各BFRCC质量都逐渐增大,而抗压强度则呈现先增长后降低的趋势;同时在不同干湿循环次数下,掺入1%BF的BFRCC试样质量和强度变化幅度最小,这说明1%体积分数的BF可显著提高基体的耐久性;热重分析与扫描电镜分析得出,基体性能的变化主要是外界侵蚀离子在内部形成C-S-H、AFt和Ca(OH)₂等产物。     

基于环境与荷载因素的水泥混凝土硫酸盐侵蚀研究进展

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的热点之一.结构混凝土在实际服役过程中,常常遭受多变的环境与荷载因素的影响,使得结构混凝土硫酸盐侵蚀机理更加复杂.总结了考虑环境因素的硫酸盐侵蚀、荷载因素的硫酸盐侵蚀以及环境与荷载因素耦合作用下硫酸盐侵蚀的研究成果,指出了其研究中存在的不足.考虑实际结构混凝土服役的情况,为今后的研究提出了一些建议.     

盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能分析

制备了沥青混凝土样品,并进行了不同次数的盐冻融干湿循环试验。在此基础上,测试了沥青混凝土的高温车辙深度、动稳定度和低温抗弯拉强度,得到了车辙深度、动稳定度和抗弯拉强度随盐冻融干湿循环次和盐浓度的变化规律,研究了盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能。研究结果表明:(1)沥青混凝土60min车辙深度随盐浓度的增加和冻融循环次数的增多而呈线性增长的趋势;(2)沥青混凝土的抗高温变形能力随盐冻融干湿循环次数的增多而逐渐弱化;(3)沥青混凝土的抗弯拉强度经历9次和15次盐冻融干湿循环后分别下降22%~26.4%和42.6%~51.5%;(4)冻融干湿循环次数一定时,沥青混凝土的抗弯拉强度随盐浓度的增加而缓慢下降,并且当盐浓度达到12%时,沥青混凝土的抗弯拉强度减小就很不明显。     

利用丝束电极技术研究氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响

为探明氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响,采用丝束电极技术,研究不同氧浓度(5%、21%、85%,体积分数)和水胶比(0.48、0.18)的海水海砂砂浆中电极表面腐蚀电位分布与电化学阻抗谱的时变规律。结果表明,丝束电极的极化电阻随腐蚀龄期的增加而降低,腐蚀电流密度随腐蚀龄期的增加而增加,且水胶比越大、氧浓度越高,两者的变化幅度越大。根据测试结果可判断,钢筋腐蚀的概率随氧浓度的增加而增大:较低的氧浓度(5%)可大大延缓钢筋由氯离子引发的脱钝行为,从而有效抑制钢筋腐蚀;而在高氧环境下,砂浆中钢筋的锈蚀是一个由局部到全面逐步氧化的非均匀锈蚀过程。减小水胶比可有效提高海水海砂水泥基体系中钢筋的耐腐蚀能力。     

再生混凝土力学性能研究进展

再生混凝土是当今实现资源与环境可持续发展的主要措施之一,愈发受到人们的重视.其中,力学性能的研究是再生混凝土领域一个极其重要的研究方向.本文结合国内外再生混凝土相关研究发展现状,系统地阐述了再生混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量、应变和泊松比这六个力学参数的影响因素以及研究进展,并对再生混凝土力学性能的研究方向提出了建议.     

混凝土梁加固后的新旧混凝土界面力学性能变化

以破旧建筑物纤维增强复合材料加固法为例,基于界面粘附强度的理论分析,配合剥离试验来求出加固界面破坏时的界面破坏能G.通过采用有限元方法计算出不同剥离角度的GⅠ、GⅡ的比值,然后进一步利用研制的双L型梁试验,来测量加固界面剥离的临界剥离力,从而验证剥离试验的结果.研究结果显示,剥离试验中造成混凝土与纤维增强复合材料贴片界面破坏的剥离力P,随着剥离角度α的增加而越来越小.但是由理论公式所推算出来的界面破坏能G,其变化并无固定的趋势,因此G值与P和α并非为简单的线性关系.另外双L型梁试验所得到的临界剥离力,会随着施力的位置改变而变化,同时临界剥离力P也随着施力点与支承距离的增加而减少,这与有限元程序计算的结果大致类似,本文研究对衡量老旧建筑物的加固设计效果提供了重要的参考.     

植物纤维增强混凝土研究进展

随着我国“双碳”战略的持续推进,绿色低碳环保的天然纤维在水泥基材料中的应用已成为建筑行业的研究热点,得到了广泛关注。但植物纤维的力学性能差,同时存在老化和粘结力减弱等问题,很难直接应用于混凝土基体。本文综述了植物纤维的微观结构和性能,植物纤维对混凝土力学性能、耐久性和热物理性能等宏观性能的影响,植物纤维增强混凝土凝结时间、界面粘结和内养护的微观演变机制。讨论了植物纤维增强混凝土中基体改性和纤维改性的方法,深入了解不同方法的作用机理,寻求更加有效地改善性能的途径。剑麻纤维和竹纤维对混凝土性能有良好的提升作用,应用最为广泛。最后展望了植物纤维的可持续发展方向,为今后进一步研究植物纤维增强混凝土提出参考建议。     

树脂混凝土制备及力学性能研究进展

树脂混凝土性能优良,符合环境友好型生态混凝土的要求,但成本高,工艺复杂等因素限制了它的发展和应用.本文从聚合物、纤维增强材料、固体废弃物、纳米和射线技术四个方面总结了国内外树脂混凝土的制备及其力学性能的研究现状,结果表明树脂混凝土正朝着高性能、低成本及生态化等方向发展.本文可为树脂混凝土的深入研究和推广应用提供参考.     

基于裹浆工艺的煤矸石混凝土性能研究

采用裹浆工艺对煤矸石骨料进行预处理,研究原状煤矸石骨料与不同浆体裹浆煤矸石骨料的吸水率、压碎值和干湿、冻融环境下的劣化行为以及裹浆煤矸石混凝土的强度和耐久性能,并分析骨料性能强化与混凝土性能提升的相关性。采用XRD、SEM分析原状煤矸石骨料与裹浆煤矸石骨料干湿、冻融循环前后的矿物组成、微观形貌和界面过渡区。结果表明,原状煤矸石骨料吸水率高,硬度低,在干湿、冻融环境下劣化明显,裹浆后煤矸石骨料性能提升。原状煤矸石混凝土强度与耐久性能较差,裹浆后煤矸石混凝土性能得到增强,骨料性能与混凝土性能相关性良好。煤矸石骨料劣化的主要原因是黏土矿物吸水后在干湿、冻融环境下软化失稳,而裹浆可以起到隔绝水分的作用,从而使骨料性能得到强化。骨料强化以及骨料与砂浆基体的结合程度提高共同促进了裹浆煤矸石混凝土性能提升。