混杂纤维抑制混凝土冻融损伤规律的试验研究

为研究不同类型纤维抑制混凝土冻融损伤的规律,选择3种不同类型纤维制备混凝土试件,分别在不同因素环境下进行快速冻融循环试验。通过测定混凝土试件冻融循环前后的超声波速度计算相对动弹性模量,从而推定混凝土构件冻融损伤变量,分析不同类型纤维对混凝土冻融损伤的抑制规律。结果表明聚丙烯纤维+普通钢纤维+聚酯纤维三元混杂纤维抑制混凝土冻融损伤效果最佳,其对抑制冻融循环作用下混凝土的损伤,优于聚丙烯纤维+普通钢纤维二元纤维增强混凝土优于无纤维混凝土。     

盐冻循环作用下粉煤灰混凝土性能试验研究

设计制作粉煤灰引气混凝土在3.5%NaCl溶液中进行快速冻融循环试验,测试盐冻循环作用后混凝土的冻融损伤层厚度和相对动弹性模量,并进行静弹性模量试验。研究结果表明:在盐冻循环作用早期,混凝土性能劣化严重,随冻融循环持续,其劣化速度降低;混凝土静弹性模量与相对动弹性模量和盐冻损伤层厚度变化趋势一致,均可表征混凝土盐冻损伤程度。     

干湿-冻融交替作用下混凝土受硫酸盐侵蚀研究

冻融循环、干湿循环及硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性能的重要因素。分别采用单一干湿循环、单一冻融循环、干湿-冻融交替循环3种方法,研究混凝土在水和不同浓度硫酸盐溶液(1%、5%、10%)中的耐久性能指标,包括质量损失率和相对动弹性模量。研究发现,干湿循环和冻融循环作用效应并非简单叠加,而是超叠加效应,两者相互促进,共同作用,干湿-冻融交替作用下混凝土劣化最快。硫酸盐浓度对混凝土耐久性能影响显著,硫酸盐浓度越大,干湿-冻融后混凝土相对动弹性模量越低,混凝土损伤越严重。     

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。     

荷载与冻融同时作用下HSC和SFRHSC的耐久性

探讨了荷载和冻融两种损伤因素同时作用下高强混凝土（ＨＳＣ）和钢纤维高强混凝土（ＳＦＲＨＳＣ）的性能。试验中对试件三分点加荷受弯的同时进行冻融循环，荷载比例为０、１０％、２５％、５０％，并进行了掺与不掺钢纤维的比较。试验结果和分析表明，荷载越大，混凝土能承受的冻融循环次数越少，相对动弹性模量下降也越快。钢纤维的掺入，使得混凝土能承受的冻融循环次数增加很多，并有效抑制了动弹性模量的下降。不同试件，不同破坏阶段，起主导作用的损伤因子不同。双损伤因素作用下混凝土的损伤速度远大于两种因素单独作用下损伤速度的简单叠加。     

SHCC冻融后单轴压缩力学性能及损伤机理研究

采用棱柱体试件,研究冻融后应变硬化水泥基复合材料（SHCC）单轴压缩性能,分析冻融循环对其相对动弹性模量、质量、破坏模式、抗压强度及应力应变曲线的影响。结合电镜扫描结果,从微观揭示其劣化机理。结果表明：随着冻融循环次数增加,试件内部微结构逐步劣化,相对动弹性模量和抗压强度明显降低,单轴压应力应变曲线斜率逐渐减小,峰值应变则逐步增大。提出的冻融损伤模型具有较高拟合精度,能较好反映SHCC冻融损伤演化规律。     

盐侵蚀环境下浮石混凝土的冻融损伤模型

主要进行了LC20、LC30、LC40浮石混凝土在清水中和浓度为16.55%的氯化钠盐渍溶液中的快速冻融循环试验,计算出了各个强度浮石混凝土在不同冻融介质中的质量损失率和相对动弹性模量。利用origin对浮石混凝土在清水冻融和盐渍溶液冻融下的质量损失率和相对动弹性模量进行了拟合曲线分析,建立了以质量损失率和相对动弹性模量为损伤变量的冻融损伤模型,并预测了其剩余寿命,结果表明:浮石混凝土强度越大,抗冻耐久性寿命越长;清水冻融循环下浮石混凝土的抗冻耐久性寿命比盐渍冻融循环下更长。并且得出,相对动弹性模量比质量损失率更适合作为损伤变量来建立浮石混凝土的冻融损伤模型。     

地聚物混凝土在盐水与冻融作用下的损伤研究

采用钠水玻璃(Na_2O·mSiO_2)激发高活性偏高岭土和粉煤灰的混合物制备地聚物混凝土,研究地聚物混凝土在盐溶液中(3. 5%NaCl溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液+3. 5%NaCl溶液和纯水)经过冻融循环后的损伤程度,分析各冻融循环周期下试件的表观形貌变化、质量损失率变化和相对动弹性模量变化规律。结果表明:盐侵蚀作用下,随着冻融次数的增加,试件表面浆体的剥落现象越来越明显,质量和相对动弹性模量损失严重。由质量损失率和相对动弹性模量变化曲线可知,在四种溶液中相同冻融次数下,地聚物混凝土的冻融破坏程度由强到弱依次为复合盐冻、氯盐冻、水冻、硫酸盐冻,说明复盐环境对地聚物混凝土的抗冻性能最不利。研究成果可为盐水与冻融环境中的地聚物混凝土结构工程设计提供一些理论参考。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

高延性纤维混凝土材料冻融循环试验研究

采用快速冻融方法对高延性纤维混凝土(HDFC)试件和混凝土试件进行了冻融循环对比试验。观察测定了不同冻融循环次数作用后HDFC与混凝土试件的表观特征及抗压承载力、峰值应变、极限应变、质量损失和动弹性模量,对HDFC与混凝土的抗冻性能进行了对比分析。试验结果表明:冻融循环作用后,HDFC与混凝土相比,抗压承载力和延性高,内部损伤和劣化程度低。     

冻融循环作用下纤维混凝土的损伤模型研究

通过对4组10 cm×10 cm×40 cm混凝土试件的快速冻融循环试验,以及采用共振法和超声法进行试件的波速和频率测试,得到了冻融循环200次混凝土试件的损伤参量特征值和强度变化规律,论证了超声波速作为损伤参量测试值的合理性,研究了冻融循环对纤维混凝土材料损伤特性的影响因素,分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的细观机理,结合动弹性模量和超声波速相对值的变化特点,根据细观损伤力学和数学模拟的方法建立了纤维混凝土冻融损伤本构模型。研究分析和测试计算显示:纤维混凝土冻融损伤模型的计算值与实测值基本吻合,本构模型预测的混凝土损伤特性符合混凝土实际冻融破坏情况;超声波速作为损伤参量易于测量且易与宏观量建立联系,能够较好地反应纤维混凝土冻融损伤规律;聚丙烯纤维在混凝土中能够产生引气效应,可有效地抑制混凝土的冻融损伤劣化程度,在本文研究的混凝土强度范围内纤维掺量为10%时混凝土抗冻性最好。     

冻融与硫酸盐复合侵蚀下粉煤灰混凝土的耐久性研究

通过分析混凝土表观变化形态、抗压强度和相对动弹性模量随冻融循环次数变化的规律,讨论了不同粉煤灰掺量混凝土(0、10%、20%)与5%Na_2SO_4溶液耦合作用下的损伤劣化机理。借助SEM和XRD技术研究了混凝土微观结构和侵蚀产物发展演化规律,并综合热分析技术定量分析了不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻融与硫酸盐复合侵蚀能力的影响。结果表明:在冻融试验终止时,10%、20%粉煤灰掺量混凝土强度损失率分别为60.36%、83.67%,10%粉煤灰掺量相对于20%粉煤灰掺量混凝土具有良好的抗冻性。在冻融循环100次前,混凝土试样相对动弹模量一直处于递增状态。在硫酸盐侵蚀条件下,混凝土中钙矾石含量要多于石膏。在冻融循环50次时,不同粉煤灰掺量混凝土试样中侵蚀产物含量大小排序为:20%粉煤灰未掺粉煤灰10%粉煤灰。     

钢纤维对混凝土抗冻耐久性影响的研究

为研究钢纤维对混凝土抗冻性能的影响,制备了4种钢纤维混凝土试件,并开展了钢纤维混凝土快速冻融循环试验和冻融作用后的毛细吸水试验.分析了相对动弹性模量,累积吸水量和毛细吸水系数等指标的变化规律.引入Weibull分布,建立了混凝土冻融损伤量与冻融循环次数间的概率模型;通过累积吸水量和毛细吸水系数来表征冻融循环作用后基体的...     

纤维混凝土冻融损伤试验研究

对普通素混凝土、掺加钢纤维或聚丙烯纤维的混凝土进行了快速冻融循环试验,经过对试件进行强度测试,分析研究了冻融循环后掺加不同纤维的混凝土的力学损伤规律,依据损伤破坏的相关理论,对纤维混凝土的冻融损伤破坏机理进行了分析。以动弹性模量来定义损伤变量,依据试验数据对损伤演变模型进行了拟合。分析和计算结果表明:混凝土中掺加纤维有助于减小冻融循环对试件动弹性模量的影响,提高了混凝土的抗冻性;掺加钢纤维和聚丙烯纤维的混凝土抗压强度和抗弯拉强度损失远小于普通素混凝土,尤其是抗弯拉强度大大提高;结合试验数据对冻融损伤演变方程进行拟合,发现纤维混凝土冻融损伤演变模型有较高的拟合精度,说明该模型能较好地表征本试验的纤维混凝土冻融损伤演变过程。     

冻融循环后再生混凝土的力学性能及损伤模型研究

通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明：再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。     

疲劳-冻融多次交互作用下混凝土损伤特性试验研究

通过对混凝土棱柱体试件进行疲劳荷载和冻融循环交互试验,分析疲劳荷载及冻融循环次数对试验后试件外观形貌、质量、相对动弹性模量和抗压强度的损伤劣化影响。试验结果表明:随着交互试验次数的增多,混凝土试件表面的坑洼面变多、孔洞变大,粗细骨料分离,质量出现先增加后减小的变化趋势,相对动弹性模量及试件的抗压强度下降速率明显加快。3个试验周期后,交互作用的试件与仅冻融循环的试件相比,试件的质量损失率增加0.36%,相对动弹性模量下降30.6%。混凝土的抗压强度降低18.1%。     

冻融作用下煤矸石陶粒混凝土劣化规律及寿命预测

通过对不同煤矸石陶粒掺量(0、20%、40%、60%)的混凝土进行快速冻融循环试验,探究了冻融循环后煤矸石陶粒混凝土的表面劣化、质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,以不同冻融循环次数下煤矸石陶粒混凝土的动弹性模量为损伤变量,建立了煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型,并对其在自然冻融环境下的寿命进行了预测。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,煤矸石陶粒混凝土的抗冻性能逐渐降低,但降低幅度有所不同;随着煤矸石陶粒取代率的增加,混凝土的抗冻性能呈现先下降后提高再下降的趋势;建立的煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型与试验结果符合较好,具有较高的精度;当煤矸石陶粒掺量为40%时,混凝土的抗冻性能效果最佳,抗冻耐久性寿命最长。     

硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土损伤研究

通过试验研究了先硫酸盐侵蚀后冻融、先冻融循环后硫酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与冻融循环交互作用3种方式下混凝土质量损失率及相对动弹性模量的变化。结果表明,先硫酸盐侵蚀后冻融工况下混凝土劣化程度大于单一冻融工况,先冻融循环后硫酸盐侵蚀工况下混凝土劣化程度大于单一硫酸盐侵蚀工况,硫酸盐侵蚀与冻融交互作用工况下混凝土劣化程度大于2种工况分别作用下劣化程度的叠加。硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土劣化进程明显加快,硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用过程中形成超叠加效应,二者相互促进,相互影响。     

预应力混凝土结构在冻融循环条件下的疲劳性能研究

以预应力混凝土试件为研究对象,对不同冻融循环次数条件下的疲劳损伤特性进行分析。混凝土结构在经历一定冻融循环次数后,等效于先进行了一级疲劳加载,根据多级加载疲劳理论,以相对动弹性模量的衰减为参数建立多级疲劳损伤参量,引入冻融损伤因子kn来表征冻融损伤的影响,建立冻融循环条件下的混凝土结构疲劳损伤模型。该模型可考虑试件总体损伤程度。试验验证,模型计算损伤度值与试验值之间的误差在16%以内。     

高强钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

采用快冻法,研究了钢纤维掺量对高强混凝土抗冻性能影响规律。结果表明:普通高强混凝土抗冻性能达不到F400的要求;随冻融循环次数的增加,高强钢纤维混凝土相对动弹性模量没有下降趋势,即相对动弹性模量不适于评价其冻融损伤;适量钢纤维的掺入,可显著抑制混凝土质量损失率,保障其冻后抗压强度和劈拉强度。结合本次试验,钢纤维掺量为1.5%时,对混凝土抗冻性能改善效果最佳。