冻融损伤对表面防水混凝土渗透性影响研究

对表面防水混凝土和普通混凝土试件进行加速冻融循环试验,在不同循环次数下测定试件的水和氯离子渗透性,旨在研究冻融损伤对表面防水混凝土渗透性影响,为实际工程中表面防水混凝土的结构和耐久性设计提供理论依据。试验结果表明： 表面防水混凝土的水和氯离子渗透量均随着冻融循环次数的增加而增加,但是,对比普通混凝土试件,在相同的冻融循环次数下,表面防水混凝土仍具有较好的抗渗透性能,可以有效降低水和氯离子的侵入量;当冻融循环次数为100次时,水灰比为0.4的普通混凝土试件最大毛细吸水量和氯离子含量分别是表面防水混凝土试件的10.18倍和1.89倍。     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

C20喷射混凝土冻融力学试验

采用喷大板法制做C20喷射混凝土试件,使用压力试验机对经历不同冻融循环次数的试件进行了抗压和抗拉强度测试,分析冻融循环作用下其变化规律,采用共振法和超声波法对经历不同冻融循环次数的喷射混凝土进行动弹性模量测试,分析其抗冻耐久性,并对经历不同冻融循环次数下的试件外观进行了描述。研究结果表明：冻融对喷射混凝土的抗拉和抗压强度影响较大,随着冻融循环次数的增加,抗拉和抗压强度衰减程度增大,相对动弹性模量也逐渐衰减,呈线性降低趋势;C20喷射混凝土的相对耐久性指数非常低,经历50次冻融循环后的耐久性指数为10.1%,与C20普通混凝土相比,其相对耐久性指数更低,抗冻耐久性更差;C20喷射混凝土经历75次冻融循环后出现严重的酥碎剥落情况,不能满足工程抗冻性要求。     

透水混凝土抗冻耐久性能影响因素研究

通过室内试验方法对透水混凝土的影响因素展开研究,对比分析了冻融作用下,不同工作性能、目标孔隙率、水灰比及增强剂掺量对透水混凝土质量损失率、相对动弹性模量的影响。结果表明:透水混凝土试件经25次冻融循环后其抗冻性能满足工程规范要求;随着冻融循环次数的增加,透水混凝土的抗冻性能会下降;透水混凝土工作性能的改善和增强剂掺量的增加可以在一定程度上提升透水混凝土的抗冻性能,但提升效果不大;目标孔隙率和水灰比的增大会导致透水混凝土的抗冻性能出现较大幅度的下降。研究成果可为路用透水混凝土提供理论参考与借鉴。     

冻融循环对季冻区隧道衬砌混凝土导热系数影响研究

为研究冻融循环作用对衬砌导热系数的改变，将混凝土简化为多孔介质模型，利用Hamilton and Crosser理论计算模型和COMSOL仿真软件对不同孔隙率的混凝土试件导热系数进行计算和分析。研究结果表明： 1）通过对混凝土随机分布模型的有效导热系数进行逆运算，得到不同冻融循环作用下不同孔隙率的混凝土模型的有效导热系数，进而确定混凝土试件有效导热系数与冻融循环次数之间呈非线性函数关系； 2）衬砌导热系数在冻融循环作用下，初期导热系数随着冻融循环次数的增加而下降，中期随着冻融循环次数的逐渐增加，导热系数出现较小程度的增大。     

季冻区公路混凝土桥梁台身开裂加固行为研究

为模拟季冻区公路混凝土桥梁台身开裂加固行为,采用6种不同修补方法对混凝土试件表面裂缝进行修补处理,对比分析6种不同修补方法对试件质量损失率、抗压强度和劈拉抗拉强度的影响。结果表明,相同冻融循环次数下,环氧树脂修补法和碳纤维布修补法试件的质量损失率相对较低,具有相对较好的抵抗季冻环境能力;随着冻融循环次数从0增加至150,6组试件的抗压强度和劈裂抗拉强度都呈现逐渐减小特征,且未经过修复的对照组试件抗压强度和劈裂抗拉强度值一直处于最低(相同冻融循环次数),而环氧树脂修补试件和碳纤维布修补试件的抗压强度和劈裂抗拉强度值较高。环氧树脂修补法和碳纤维布修补法都有助于提升季冻区公路混凝土桥梁台身的抗冻融破坏能力。     

冻融循环对沥青混凝土路面全厚度车辙影响的试验研究

近些年全球气候异常,全国许多地区冻融现象明显.为研究冻融循环对武汉地区沥青混凝土路面的影响程度,分别对经历过0、10、20、40次冻融循环的沥青混凝土试件进行了冻融循环试验研究,主要测定了试件的动弹性模量和质量损失等技术指标.同时对经历过0、10、20、40次冻融循环次数的试件进行全厚度车辙试验,得出动稳定度DS和车辙深度RD随冻融循环次数增加的变化规律.研究结果表明:冻融循环对沥青混凝土路面车辙的影响不容忽视.     

纳米改性路用混凝土抗盐冻性能试验研究

为改善路用混凝土抗盐冻性能,选取4种纳米材料SiO_2、TiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3,采用单掺方式(掺量均为水泥质量的1%),制备20组试件,配制浓度为3%的NaCl溶液,分别进行弯拉强度试验和冻融循环试验,测得混凝土的弯拉强度及不同冻融循环次数下混凝土的弯拉强度损失、质量损失和相对动弹模量。研究结果表明:(1)4种纳米材料均可有效提高路用混凝土的弯拉强度,改善混凝土的抗盐冻性能;(2)SiO_2增强混凝土弯拉强度效果最好,TiO_2改善混凝土抗盐冻效果最佳。     

冻融环境对CFRP-混凝土界面粘结性能影响试验研究

近年来CFRP加固混凝土结构技术在国内外受到了广泛的应用,国内外学者对该结构的耐久性能开展了大量的研究,但针对其在冻融坏境下的粘结破坏机理的研究仍不够充分。针对这一现象,研究通过对CFRP-混凝土试件经冻融侵蚀后做单面剪切实验,探讨了冻融循环次数以及不同粘结顺序对CFRP-混凝土的粘结强度的影响。结果表明：冻融循环对CFRP板的影响较小,在一定的冻融循环次数下混凝土的强度逐渐增加,冻融循环对粘结界面的影响较混凝土大,界面损伤对CFRP-混凝土承载能力的影响较大。     

冻融环境下混凝土内外损伤特性的研究

混凝土的冻融破坏是当今混凝土耐久性问题的一个重要方面,在混凝土中掺加适量的引气剂能显著提高混凝土的抗冻性,从而增加混凝土的服役寿命.对混凝土不同冻融循环次数后的相对动弹性模量、失重率做了具体分析,并且对试件从外及里各部分进行了毛细吸水试验.结果表明:引气混凝土经过300次冻融循环后仍保持良好的抗冻性,失重率仅为0.3%,普通混凝土的抗冻性较差,100次循环后失重率达到0.9%;未掺加引气剂的混凝土试件经不同冻融循环后外部毛细吸收系数A值均大于其内部的毛细吸收系数,试件内外损伤程度不同.     

环氧树脂混凝土冻融性能试验研究

为考察环氧树脂混凝土在冻融循环条件下性能的变化规律,采用"快冻法",以外观形态、质量损失、抗压性能、抗折性能为考核指标,对环氧树脂混凝土进行了冻融循环试验,并与普通混凝土和引气混凝土进行了对比。试验结果表明:经过300次冻融循环后,环氧树脂混凝土外观形态基本无变化,质量损失低于0.18%;抗压强度降低24.73%,抗压极限应变增加30.38%,抗压弹性模量降低37.91%;抗折强度降低26.27%,抗折极限应变增加77.72%,抗折弹性模量降低8.84%;上述各项指标变化幅度均明显小于普通混凝土和引气混凝土,表明环氧树脂混凝土具有更加优异的耐冻融性能。     

冻融作用下矿物掺合料混凝土力学性能研究

为研究矿物掺合料混凝土的抗冻性能,通过试验研究了水灰比、冻融循环次数、粉煤灰掺量和矿渣掺量对混凝土不同龄期的动态弹性模量和抗折强度力学指标的影响。试验结果表明,水灰比越大,冻融循环次数越多,混凝土不同龄期的动态弹性模量和抗折强度越低;龄期越长混凝土抗冻性能越好;在一定掺量范围内,粉煤灰的加入能明显改善混凝土的抗冻性,建议粉煤灰掺量不宜大于20%;动态弹性模量和抗折强度随矿渣掺量的增大表现出先增大后减小的变化趋势,当矿渣掺量为30%时,混凝土的抗冻性能最好。     

海水环境下粉煤灰混凝土的抗冻融性研究

为研究不同类型混凝土在海水中的抗冻性能,笔者利用混凝土快速冻融试验机,对相同水胶比的大掺量粉煤灰混凝土和普通引气混凝土分别在海水中进行了0、100、200、300、400次快速冻融循环试验。测得了冻融循环后粉煤灰混凝土和普通引气混凝土的质量损失、动弹性模量以及单轴抗压强度。根据试验结果,系统地分析了冻融循环次数对两种不同类型混凝土单轴抗压强度的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两种类型混凝土的单轴强度均逐渐降低,但大掺量粉煤灰混凝土强度降低的程度比普通引气混凝土小,具有更高的抗冻融循环能力。     

盐浸和冻融循环作用下沥青-集料界面黏结性能研究

为研究在盐浸和冻融循环影响下的沥青-集料界面性质,根据路面所处环境,考虑盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环循环3个因素对集料-沥青界面拉拔强度和拉拔强度损失率的影响。在室内制备含沥青-集料界面的花岗岩黏合试件,采用万能试验机进行拉拔试验。利用数字图像处理技术对沥青-集料界面的失效模式进行分析。结果表明,盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环3个因素对吸湿率和拉拔强度有显著影响。在低、中、高温处理后试件的吸湿率和拉拔强度均有所下降。在经过盐溶液浸泡和冻融循环后,试件的拉拔强度损失率均高于纯水浸泡后试件的结果。通过图像识别分析得到盐溶液浸泡和冻融循环耦合作用会引起界面失效模式的变化。在低盐的质量分数(5%～10%)和冻融循环条件下,低温下试件的沥青-集料界面容易发生黏附失效。高盐的质量分数(15%～20%)溶液下的腐蚀效应使得中、高温下试件的沥青-集料界面易发生黏性失效。     

水泥砼路面抗盐冻性能研究

根据砼强度及施工要求确定路用水泥砼配合比,选择合适的材料及掺量,在盐冻环境(NaCl盐溶液浓度为3%)下开展冻融循环及弯拉强度室内试验,测定不同类型砼经过不同次数冻融循环后的相对动弹性模量、质量损失及弯拉强度,评价水灰比、引气剂、粉煤灰、钢纤维对路用砼抗盐冻性能的影响。     

冻融交替环境下道面聚丙烯腈纤维混凝土的抗冻性能试验

在冻融交替环境下,研究了道面聚丙烯腈纤维混凝土的抗冻性能,结果表明,采用高效减水剂的C45组试件,经300次冻融循环,掺有0.10%纤维的试件比未添加试件质量损失率要高,试件A—2、A—3抗压强度与抗弯强度均比冻融前要高。采用普通减水剂的C55组试件,经180次冻融循环,未添加纤维试件A—0质量损失率要高与添加的试件,经300次冻融循环,掺加纤维的3个试件质量损失率相差较小,相对动弹性模量均大于93.0%,且抗压强度均出现下降,抗折强度均比未添加试件的要高,循环250次,试件A—0已破坏严重。SEM照片表明,纤维表面平行刻痕非常多,有大量水化产物附着在上面,纤维空间网状协调效应得到充分发挥。掺入高效减水剂的混凝土抗冻融性能要好于普通减水剂。     

盐冻循环作用下混凝土桥梁接缝耐久性试验研究

通过对包含直接胶接缝、打磨胶接缝、直接湿接缝和凿毛湿接缝的混凝土试件以及整体成型试件开展氯盐侵蚀与冻融循环耦合试验,研究了盐冻循环作用下不同类型混凝土桥梁接缝的耐久性。结果表明：盐冻循环作用下的接缝为混凝土耐久性薄弱环节,随深度增加接缝处混凝土中氯离子含量与整体成型试件愈接近,尤其是深度达到45 mm后,与氯盐浸泡环境相比,氯盐-冻融循环耦合环境中整体成型、直接胶接缝、打磨胶接缝、直接湿接缝和凿毛湿接缝试件的氯离子扩散系数平均值分别增加了32.05%、33.64%、32.81%、33.12%和32.91%;冻融循环导致了各类接缝黏结界面不同程度损伤,并放大了其抗氯离子侵蚀能力的差异性;冻融循环作用对接缝试件的损伤要大于整体成型试件,接缝面不做处理的试件要大于对应的接缝面处理试件,且对直接胶接缝试件的损伤最大;3种环境下不同试件耐氯离子侵蚀性能为整体成型>凿毛湿接缝>直接湿接缝(打磨胶接缝)>直接胶接缝,其中打磨胶接缝耐氯离子侵蚀能力与直接湿接缝相当。     

高温冲击对结冰混凝土道面的损伤特点

冬季表层结冰的混凝土道面必须进行快速除冰才能及时恢复交通,高温快速除冰是最为快捷有效的方式,但是,高温冲击很容易导致对结冰混凝土的损伤。为掌握高温冲击对混凝土道面的损伤规律,基于弹性理论构建了混凝土热冲击弹簧损伤模型,利用Matlab计算了不同冲击次数的应力效应。在试验室条件下对饱水后冻结混凝土试件进行1min高温热冲击试验,不同试件分别进行了5、25、40和50次的反复饱水-热冲击试验,获取了不同热冲击次数下的试件表面状态、试件强度和质量损失等参数。试验结果表明:冲击5次后,混凝土试件的表面因严重灼烧而颜色变深,且质量损失显著;但经过25次以上热冲击后,其表面颜色具有变浅的趋势,且其质量损失区域稳定;混凝土试件在遭受热冲击25次之前,随着热冲击次数增加,其强度衰减显著;此后,再增加冲击次数,混凝土强度的衰减逐渐趋缓。     

冻融条件TG固化剂石灰土无侧限抗压强度影响因素试验研究

为了研究TG固化剂石灰土在冻融条件下的强度特性,采用不同试验方法,对TG固化剂石灰土进行不同冻融循环次数和压实度条件下的无侧限抗压强度试验,得到不同试验条件和试验方法对TG固化剂石灰土应力应变特性、强度以及破坏形态的影响规律。试件的破坏形态和试验结果与试验方法关系密切,试验过程中加载板尺寸与试件尺寸越接近,试验结果越准确。为提高试验结果的准确性,提出试验结果修正系数α。无侧限抗压强度随着压实度的增加呈线性增长,随冻融循环次数的增多而逐渐减小,且经历1次冻融循环后强度损失最大,应力应变曲线可分为3个阶段,冻融循环次数以及压实度的改变对应力应变曲线有不同程度的影响。     

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。