复合盐与干湿循环耦合作用下混凝土材料劣化机理试验研究

为了研究复合盐与干湿循环耦合作用下地下结构混凝土劣化规律,通过RCT氯离子含量测量与混凝土相对动弹性模量测量试验,分别测得不同工况下不同位置处氯离子含量与混凝土相对动弹性模量值,定量分析了硫酸盐浓度与干湿循环次数对混凝土结构劣化情况的影响。试验结果表明:混凝土内部氯离子含量随测试深度的增加而减少;同一深度处,氯离子含量随侵蚀环境中硫酸盐浓度的增加先增多后减少,随干湿循环次数的增加而增多。混凝土相对动弹性模量随硫酸盐浓度的增高而减小,且减小量随硫酸盐浓度的增高而降低;混凝土相对动弹性模量随干湿循环次数的增加先增大后减小。     

硫酸盐干湿循环环境对高性能混凝土性能影响

通过开展硫酸盐干湿循环侵蚀环境对五种强度高性能混凝土的侵蚀试验,以抗压强度、电通量、硫酸根离子浓度为相关测试指标,测试经过不同干湿循环次数后混凝土指标的变化情况,研究硫酸盐干湿循环对高性能混凝土的侵蚀特性,提出增强混凝土耐久性的合理建议与措施。     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

干湿循环-硫酸盐侵蚀下混凝土损伤机理的分析

结合扩散-反应方程,重点分析了干湿循环-硫酸盐侵蚀作用混凝土的侵蚀机理.研究认为干湿循环改变了硫酸盐介质在混凝土中的迁移方式和侵蚀过程,加剧了混凝土性能的劣化.通过对研究成果的总结与分析,指出了几种主要因素,如硫酸盐种类及浓度、矿物掺合料、混凝土强度等级等,对侵蚀后混凝土性能的影响规律.     

干湿循环与疲劳荷载耦合劣化作用下透水混凝土耐久性研究

为研究透水混凝土在运营期反复受到车辆荷载和雨水干湿循环侵蚀作用下的耐久性,通过采用非离子水干湿循环、抗压强度试件循环疲劳加载及两因素耦合作用方式,研究其对透水混凝土进行透水系数、孔隙率、质量损失率及强度损失率影响。结果表明:干湿循环单一劣化因素作用下对透水系数影响不大,质量损失率和强度损失率均随着循环次数的增加而增加,当循环次数大于60次时质量损失明显;疲劳荷载单一劣化因素作用会使透水系数先减小后增加,其对试件的破坏是整体性的,强度损失率会随着应力水平和疲劳加载次数的增加而增加;干湿循环和疲劳荷载耦合作用下透水混凝土劣化效应加剧,且增幅大于单一效应叠加。     

考虑海水冻融和侵蚀耦合作用的混凝土Ottosen强度准则

为了有效评估海水冻融和侵蚀耦合作用后混凝土的力学性能,通过试验研究了海水冻融和侵蚀耦合作用下混凝土的力学性能退化规律,并基于连续损伤力学和经典破坏准则模型,建立了考虑混凝土干湿循环次数和海水冻融循环次数的Ottosen四参数强度准则,以及不同的冻融循环次数和海水干湿循环作用后混凝土的弹性模量和泊松比退化模型。分析结果表明:随着冻融循环次数和干湿循环次数的增加,混凝土轴心抗压强度、弹性模量逐渐下降,Ottosen强度准则的拉、压子午线纵坐标绝对值减小,混凝土的抗裂性能降低。     

海水侵蚀环境下混凝土力学性能劣化试验

以人工海水为侵蚀介质,采用加速腐蚀试验,对设计强度等级为C35的混凝土试件进行了0、10、20、30、40、50、60次干湿循环试验,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响.试验结果表明,混凝土随着干湿循环次数的增多,其表观质量和力学性能均呈现出不同程度的下降趋势.建立了混凝土随侵蚀循环次数变化的抗压强度折减模型、抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型,为进一步开展混凝土结构在侵蚀离子作用下的力学性能劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

混凝土硫酸盐侵蚀影响因素和测试方法现状与发展

文章分析了混凝土硫酸盐侵蚀的各种影响因素。对混凝土配合比、溶液浓度和pH值、受力状态、干湿循环等因素对侵蚀机理的影响进行了研究,对国内外硫酸盐侵蚀试验进行了评述,并指出了有待解决的问题。     

复杂地下水环境下膏溶角砾岩隧道围岩力学性质劣化研究

为研究复杂地下水环境下隧道膏溶角砾岩的劣化特征,以山西某隧道工程存在的膏溶角砾岩为研究对象,考虑流速作用(0、10、20L/h),开展不同循环次数(1、3、6、10次)的干湿循环试验,系统分析膏溶角砾岩在不同流速及不同干湿循环次数下的溶蚀和吸水行为的演变规律;通过单轴和三轴压缩试验,进一步探究膏溶角砾岩在不同流速及不同干湿循环次数下的力学参数劣化规律。研究结果表明:1)干湿循环作用与水流共同导致了膏溶角砾岩的劣化,干湿循环对膏溶角砾岩的劣化作用主要在于降低颗粒的联结程度,而流速则会加剧膏溶角砾岩的溶蚀行为,并侵蚀剥离岩样表面的松散颗粒;2)膏溶角砾岩各力学指标(单轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角、黏聚力)随着流速与干湿循环次数的增加呈下降趋势,当流速为20L/h时,经历10次干湿循环后,膏溶角砾岩的单轴抗压强度降低了72.86%,弹性模量降低了75.67%,内摩擦角降低了70.69%,黏聚力降低了57.58%,其力学参数的劣化程度由高到低依次为弹性模量、单轴抗压强度、内摩擦角以及黏聚力。     

透水混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

海绵城市建设热潮下,透水混凝土将扮演重要的角色。通过对透水混凝土砂率、水胶比、设计孔隙率以及增强剂掺量等四种因素四种水平进行正交试验,得到最优配比,并在最优配比基础下进行抗硫酸盐侵蚀性能的试验,结果发现:当砂率为6%、水胶比为0.3、设计孔隙率为14%、增强剂掺量为9%时,抗折强度与抗压强度存在共同的最优配合,当砂率为0%、水胶比为0.28、设计孔隙率为20%、增强剂掺量为5%时,透水系数最大,透水性能最好;通过功效系数法,对抗压、抗折强度和透水系数三者进行综合分析,确定出最优配合比:砂率为4%、水胶比为0.31、设计孔隙率为18%、增强剂掺量为7%;透水混凝土试件在硫酸盐溶液中进行干湿循环侵蚀,随着循环次数的增加,试件表面将出现石子脱落及裂缝变大的现象;其强度由于生成的钙矾石和石膏的影响将先增大,后减小。     

干湿循环作用下石膏质岩宏细观劣化特性研究

针对石膏质岩在干湿循环作用下的劣化问题,以湖北巴东十字垭隧道附近嘉陵江组地层的石膏质岩作为研究对象,结合室内试验和二维颗粒流数值模拟(PFC~(2D)),研究了干湿循环作用下石膏质岩的宏细观劣化特性。结果表明:(1)石膏质岩的力学参数随干湿循环呈减小趋势,干湿循环作用对各力学参数的劣化效应排序为:弹性模量抗拉强度单轴抗压强度内聚力内摩擦角。(2)二维颗粒流方法能够比较准确的模拟石膏质岩的力学性质。(3)围压和干湿循环次数对石膏质细观破坏特征都存在影响。随围压的增大,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布由"集中"趋于"分散"。随干湿循环次数的增加,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布则由"分散"趋于"集中"。     

温度对高强混凝土力学性能的影响

为了研究温度对高强混凝土力学性能的劣化规律,测试了3个混凝土梁在不同高温环境下不同位置处温度梯度的变化规律,通过对经历不同高温温度、不同恒温时间的108个混凝土试件进行抗压强度和弹性模量的测试,得到了温度梯度作用后混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的劣化规律。试验结果表明,不同高温温度和恒温时间作用下混凝土内部存在不同的温度梯度;高温温度一定时,随着恒温时间的延长,混凝土内部温度梯度在逐渐减小;高温温度和温度梯度共同决定了高温对混凝土力学性能的劣化程度;随着高温温度的升高和恒温时间的延长,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均呈现显著的降低趋势;高温对混凝土轴心抗压强度和弹性模量的劣化作用显著高于抗压强度的劣化。     

粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响的试验研究

将不同配合比混凝土在不同侵蚀条件下进行抗硫酸盐侵蚀试验,试验结果表明:粉煤灰取代部分水泥可以改善混凝土抗硫酸盐侵蚀能力;粉煤灰取代水泥量越大,混凝土抗硫酸盐侵蚀能力越强,尤其对于高浓度硫酸盐溶液更是这样;粉煤灰混凝土抗侵蚀能力,随侵蚀介质浓度增加,下降的程度较基准混凝土小。     

含盐环境中混凝土的破坏研究

研究了在干湿循环作用下,Na2SO4和NaCl盐结晶对混凝土盐剥蚀破坏、盐结晶膨胀率和强度的影响,并与常温浸泡下的化学侵蚀进行对比分析.结果表明,混凝土在干湿循环作用下的盐结晶破坏明显比化学侵蚀破坏更严重;Na2SO4产生的盐结晶破坏明显高于NaCl;盐结晶产生的混凝土膨胀和剥蚀破坏随着盐浓度和干湿循环次数的增加明显增...     

硫酸盐侵蚀下交叉盾构隧道动力响应分析

基于硫酸盐侵蚀作用下混凝土弹性模量与抗压强度随时间的变化关系,通过数值建模,研究硫酸盐在不同侵蚀年限下交叉盾构隧道的动力响应特性。结果表明:交叉盾构隧道的应力响应在硫酸盐侵蚀21.4年时达到最小,相比于未侵蚀时减小11.7 %,而在107.1年时应力响应增大18.5 %;衬砌结构的加速度响应在硫酸盐侵蚀21.4年时达到最小,相比于未侵蚀时减小2.3 %,在107.1年时加速度响应增大17.4 %。联络横通道的存在对主隧道结构受力影响较大,使主隧道管片环的刚度奇异性增大,从而导致该区域结构受力复杂。     

干湿循环与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土强度损伤研究

模拟干湿循环和硫酸盐共同作用下混凝土服役状况律,探究了此环境下混凝土强度的发展变化规律,并通过与标准养护条件下混凝土强度的发展规律进行对比,分析了不同龄期、不同强度等级混凝土在干湿循环与硫酸盐侵蚀共同作用下强度损伤规律。     

超声波评价早龄期混凝土硫酸盐腐蚀的试验研究

为评价硫酸盐对早龄期混凝土的腐蚀程度,对标准养护及2种浓度硫酸盐溶液腐蚀下的混凝土试件进行抗压强度和超声波速的测定.结果表明:在早龄期内,随硫酸盐溶液浓度和龄期的增大,剩余强度因子和剩余波速因子减小,腐蚀程度加深;对剩余强度因子和剩余波速因子进行线性回归分析显示,两者具有良好的线性关系.通过测定超声波速的变化,利用剩余波速因子可以较好地反映混凝土早期受腐蚀程度的大小.     

压应力作用下混凝土中氯离子侵蚀性能研究

为系统研究氯盐环境中压应力作用下混凝土的耐久性,设计了1组预应力混凝土构件,分别施加0%、10%、25%、50%、75%、90%混凝土抗压强度设计值的压应力。通过测量不同压应力水平试件的动弹性模量,得出了不同压应力水平下混凝土损伤度的变化规律;同时对压应力作用下混凝土中的氯离子侵蚀试验结果进行横向对比,提出用应力影响系数来反映压应力对氯离子侵蚀速率的影响程度;然后通过不同水平压应力作用下混凝土的力学损伤和应力影响系数变化规律的比较分析,给出了实用、完整的应力影响系数三段式计算方法,并建立了基于损伤变量的应力影响系数表达式。结果表明:不同水平压应力作用下混凝土应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤度变化曲线都为二次抛物线,存在相同的压应力临界值,对于普通混凝土,其值约为立方体抗压强度标准值的25%,从简考虑,对水灰比在0.35~0.55的混凝土可取10 MPa;压应力作用导致的力学损伤是改变混凝土中氯离子侵蚀性能的直接原因,不同水平压应力作用下,应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤变量能同步变化。     

氯盐侵蚀条件下钢纤维混凝土抗压强度的影响因素分析

通过氯盐侵蚀试验，分析了钢纤维混凝土抗压强度的影响因素。结果表明:浸泡时间，干湿循环次数和减水剂品种对钢纤维混凝土抗压强度都有不同程度的影响。氯盐侵蚀条件下，奈系减水剂和聚羧酸减水剂对抗压强度的提高优于脂肪族减水剂。     

硫酸侵蚀环境下水泥土多元线性回归强度模型

通过模拟试验探讨了在不同H2SO4侵蚀环境下不同龄期的水泥土表观变化和抗压强度衰减规律,得出了水泥土表面腐蚀程度随着侵蚀时间的增长和H2SO4介质浓度的增大而增加,水泥土抗压强度随H2SO4浓度的增大而减小;分析了H2SO4溶液的pH值和SO4-2浓度随时间的变化关系,得出随着时间的增长侵蚀溶液的pH值增大SO4-2浓度则呈下降趋势.研究认为:受H2SO4侵蚀的水泥土强度改变与环境溶液的pH值、SO4-2浓度和时间密切相关.在该基础上建立了考虑H2SO4侵蚀环境下pH值、SO4-2浓度、时间多因素的多元线性回归的水泥土强度Q-T,pH,S模型,经对比预测值与实测值,证明两者比较接近.