长期荷载作用对FRP约束混凝土轴心受压构件力学性能的影响

进行了12个FRP约束混凝土轴心受压短试件在长期荷载作用下的变形性能以及长期荷载作用后构件承载力的试验研究。基于ACI(1992)方法,提出一种适合于长期荷载作用下FRP约束混凝土轴心受压短构件变形的计算方法,理论结果和试验结果基本吻合。最后,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含FRP率、FRP和混凝土强度等因素对长期荷载作用下FRP约束混凝土轴压构件变形性能的影响规律。     

冻融循环对聚合物改性沥青混合料的抗裂性能影响

为了研究冻融破坏对寒冷地区常用路面材料抗裂性能影响,通过半圆弯拉试验,并利用断裂韧度指标分析冻融循环次数和盐浓度对SBSMM、CRMM和CCRMM抗裂性的影响。结果表明:SBSMM、CRMM和CCRMM三种聚合物改性沥青混合料抗裂性能随着冻融循环次数和盐浓度的增加而减小,并且在冻融循环达到20次时趋于稳定;对比冻融循环次数和盐浓度变化对混合料抗裂性能影响发现,冻融循环次数对混合料抗裂性能影响更加显著;对比三种聚合物改性沥青混合料在不同冻融循环次数和盐浓度下的断裂韧度变化可以得出,CCRMM的抗裂性能最好,CRMM次之,SBSMM最差。     

FRP筋混凝土受压构件承载性能有限元分析

纤维增强塑料(简称FRP)是一种全新的材料,这种材料的优势主要体现在密度低、强度高、对腐蚀抵抗强。将这种材料添加到混凝土中,有利于增强受压性能和耐久性能,不过如今这方面的研究成果并不丰富。笔者在文中,采用有限元分析方法,对这FRP筋混凝土柱承载性能进行了分析。通过分析指出FRP筋混凝土与钢筋混凝土相同,能大幅度提高混凝土柱承载能力。本文的研究成果对FRP筋混凝土受压构件的实践应用具有一定的启示作用。     

FRP筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能及在T型梁桥施工中的应用研究

通过在混凝土梁中加入不同含量的FRP筋钢纤维,研究其对混凝土梁的抗弯性能的影响。通过与试验对比分析,探索了FRP筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能,并分析了其在T型桥施工的应用。试验结果表明:FRP筋钢纤维混凝土在受压的过程中会出现几种破坏形式,不仅有混凝土梁的受弯承载力不足,同时混凝土在受压的过程中也会出现混凝土压碎的情况;混凝土中加入FRP筋能够有效的限制混凝土的裂缝的发展,对于其抗弯承载力有很大程度的提升。FRP筋钢纤维混凝土相比普通混凝土的开裂荷载、极限荷载都有所增加,FRP筋钢纤维体积含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的混凝土的开裂荷载分别提高了19.1%、28.1%、57.4%、35.2%。     

超高韧性水泥基复合材料耐久性能研究

针对传统硅酸盐水泥砼低韧性、易开裂的缺陷,研发超高韧性水泥基复合材料(UHTCC).文中从抗冻融循环性能、抗碳化性能、抗渗性能、收缩徐变性能、抗钢筋锈蚀性能和疲劳荷载作用下耐久性能等方面概述了近年国内外对UHTCC耐久性能的研究状况,并对UTHCC材料的应用与研究进行了展望.     

冻融循环作用下压实粉土的剪切强度性能试验研究

为了探究冻融及含水率对压实粉土抗剪性能的影响,以郑州粉土为研究对象,在不同制样含水率下,对不同冻融循环次数作用下的路基压实粉土进行直接剪切试验。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,抗剪强度及黏聚力呈先降低后趋于稳定态势,其中以首次冻融循环的降幅最为明显;土的内摩擦角随着冻融循环次数的增加出现小幅下降。冻融循环过程中,随着含水率的增大,土的抗剪强度及黏聚力劣化幅度增加,内摩擦角的衰减幅度受含水率的影响不明显。工程建设中,应合理设置路基防排水设施,减少冻融循环作用对土体力学性能的影响。     

氯盐融雪剂对沥青混合料路用性能影响研究

该文从融雪剂种类、融雪剂溶液浓度和冻融循环次数几方面展开融雪剂对沥青混合料路用性能的影响研究。在研究过程中开展了沥青混合料低温弯曲试验、车辙试验和低温劈裂强度试验,所得结论:在不同融雪剂种类、融雪剂溶液浓度和冻融循环的作用下,沥青混合料的抗低温性能、高温性能和水稳定性能随冻融循环次数的增加而降低,随融雪剂溶液的浓度增加而降低,NaCl融雪剂对沥青混合料的路用性能影响降低幅值大于CaCl2融雪剂。     

透水沥青路面表面抗飞散性能提升技术研究

为了研究透水沥青路面表面抗飞散性能提升技术,采用自制的环氧树脂作为黏结材料,制备一种环氧树脂砂浆,对透水沥青路面表面进行补强.通过室内试验研究分析环氧树脂砂浆对排水沥青混合料渗水性能、抗滑性能、抗飞散性能以及高温老化和冻融循环后的抗飞散性能,并进行实体工程应用以及效果评价.结果 表明:环氧树脂砂浆用于透水沥青混合料试件表面后,可以在确保渗水性能以及抗滑性能的前提下,提高排水沥青路面抗飞散能力.在经历高温老化和冻融循环后,透水沥青路面表面抗飞散性提升技术仍然可以提高排水沥青路面抗飞散性能.透水沥青路面实体工程采用2 kg/m2 (0.2 g/cm2)的环氧树脂砂浆用量,应用效果表明环氧树脂砂浆可以提高透水沥青路面抵抗飞散病害的能力.     

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。     

纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为提高季冻区路用水泥混凝土的抗盐冻性能,以钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维混凝土和素混凝土为研究对象,进行盐冻条件下的弯拉强度及冻融循环试验,分析200次冻融循环作用下混凝土的弯拉强度损失、相对动弹模量、质量损失及疲劳寿命。研究结果表明:纤维的掺入可显著提高混凝土的弯拉强度(聚丙烯纤维除外)、抗盐冻性能及疲劳性能;钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维4种纤维掺入后,混凝土的弯拉强度分别比素混凝土弯拉强度增加14.3%、7.9%、20.6%和-4.8%;抗盐冻性能由高到低为聚丙烯纤维钢纤维PVA玄武岩纤维;200次冻融循环作用下,疲劳寿命由大到小为钢纤维PVA聚丙烯纤维玄武岩纤维素混凝土路面。4种纤维中,钢纤维混凝土弯拉强度和抗盐冻性能良好,且冻融前后疲劳性能最佳,因而在季节性冰冻地区水泥混凝土路面材料设计时应当优先推荐使用钢纤维。     

盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响

为了研究盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响,采用木质素纤维、聚酯纤维、橡胶粉、PE、岩沥青、消石灰六6种添加剂制备沥青胶结料,对不同沥青胶结料分别进行动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及疲劳试验。结果表明:经过盐冻融循环作用,掺加添加剂的沥青抗车辙因子显著提高,从而改善了沥青的高温性能,其中PE、橡胶粉对其改善更为显著;木质素纤维、聚酯纤维明显降低了沥青的低温劲度模量,对沥青的低温抗开裂性能有较大改善;聚酯纤维改善沥青疲劳性能的效果最好,PE次之,其他几种添加剂对沥青的疲劳性能改善效果相对不明显。     

矿物复掺C60机制砂混凝土耐久性能研究

该文针对矿物复掺(硅灰、粉煤灰)C60机制砂高强混凝土开展了抗冻性能和抗碳化性能测试。研究了冻融循环作用下混凝土质量损失率和相对动弹模量损失率的变化规律;在加速碳化作用下,测试了不同龄期混凝土的碳化深度。结果表明:矿物复掺C60机制砂高强混凝土在冻融循环作用下经受循环次数越多,其相对动弹模量降低速度越快;同时,在复合胶凝体系中,机制砂高强混凝土具有良好的抗冻性能和抗碳化性能。此外,采用压汞法孔结构分析和SEM图像分析,分别测试了不同条件下混凝土试样的微观结构,验证其耐久性能。     

冻融循环对粉煤灰改良盐渍土抗剪特性影响研究

为探究冻融循环条件下采用粉煤灰改良盐渍土路基的抗剪切性能,选取绥化至大庆高速公路沿线盐渍土样进行不同粉煤灰掺量下的直剪试验研究。结果表明:历经多次冻融循环,盐渍土黏聚力和内摩擦角均出现下降趋势;随着粉煤灰掺量的增加,改良盐渍土的内摩擦角、黏聚力和抗剪强度呈现出先升高后下降的趋势;当粉煤灰掺量为15%时,盐渍土样的黏聚力、内摩擦角等力学指标均达到最大值。绥大高速公路地区路基修筑过程中,可以在路基土中掺加15%粉煤灰,以提高路基土抗剪强度及抗冻融循环作用的能力。     

FRP开孔板连接件界面剪切性能研究

为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)开孔板连接件与混凝土的界面剪切性能,对3组不同开孔个数的FRP开孔板与混凝土连接件进行了拔出试验,基于试验数据建立了有限元模型,进一步研究了开孔直径对界面剪切性能的影响。对比分析了试验结果和数值模拟结果,提出并验证了FRP开孔板界面抗剪极限承载力计算公式。结果表明：增大开孔个数和开孔直径可有效提高界面的抗剪能力;简化公式的计算结果与试验和模拟结果吻合较好。     

FRP型材-混凝土组合梁桥界面抗剪计算模型与试验

为研究FRP型材-混凝土界面抗剪性能与设计计算方法,针对规范推荐的胶接FRP剪力键形式,从细观角度,取胶层为计算分析对象,推导出粘结胶层所受剪应力分布规律的解析解。依据界面连接材料的强度准则,对界面存在的3种失效模式(胶层剪切破坏、FRP剪力键直剪破坏、混凝土板局部压碎)提出界面承载力计算模型。对2根跨度为2 600mm、高度为300mm的FRP工字梁-混凝土板组合梁进行试验,试验结果表明:所提出的FRP型材-混凝土组合梁的界面承载力计算公式与试验结果吻合良好,能够较准确地预测胶接FRP剪力键的抗剪承载力及界面破坏类型。     

冻融循环作用下粉质黏土抗剪特性及土钉锚固效果研究

以赤峰中心城区综合管廊工程基坑的土钉支护的冻融循环现象为研究背景,进行了粉质黏土的冻融循环和剪切破坏试验,研究了粉质黏土在不同冻融循环条件下的剪切应力和摩擦角与冻融循环次数的关系,并计算了土钉顶端抗拔力,验证了工程设计的稳定性和可行性。研究表明:随着冻融循环次数增加,粉质黏土的粘聚力平均值和摩擦角平均值均呈"先快速衰减,后缓慢发展"的变化趋势,均呈一节指数函数衰减。两者的衰减系数与冻融循环温度差分别为对数函数与二次函数关系,表明冻融循环效应对两者的影响程度不同;相同冻融循环温度范围内,土钉顶端的抗拔力T5 T10≈T15;而相同冻融循环次数作用下,T(-25～25℃) T(-15～15℃) T(-5～5℃);研究验证了土钉实际抗拔力均远大于设计要求,基坑边坡稳定性达到设计要求。研究结果可为寒区管廊工程边坡的安全施工提供理论依据。     

多年冻土区冻融循环作用对沥青混合料弯拉性能的影响

为准确评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青混合料弯拉性能和细微观结构的损伤机理,针对北方寒冷地区沥青路面在荷载、低温、水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的冻融循环试验方案,建立了不同沥青结合料沥青混合料的空隙率、弯拉强度(弯拉应变)、劈裂强度和疲劳寿命在不同冻融循环作用次数下的衰变规律,基于工业CT无损检测分析技术,获得了不同冻融循环次数下四种沥青混合料细观空隙结构变化特征,研究了冻融循环作用对沥青混合料平均空隙直径、空隙轮廓分维数的影响规律,分析给出了冻融循环作用下沥青混合料弯拉性能的损失率计算模型。结果表明:沥青混合料的弯拉强度、最大弯拉应变、劈裂强度、疲劳寿命随冻融循环次数的增加呈减小趋势,经历25次冻融循环后弯拉性能和疲劳寿命衰减趋于平缓。沥青混合料受冻融循环作用后弯拉强度和抗疲劳性能衰变规律符合logistics曲线模型;随着冻融循环次数增大,沥青混合料内部平均空隙直径增大,空隙轮廓分维数减小,平均空隙直径与沥青混合料弯拉性能之间的线性拟合关系良好;使用改性沥青具有维持冻融循环作用下沥青混合料内部空隙直径、空隙轮廓分维数变化不大的作用,在高原寒冷地区建议优先选用SBS或SBR改性沥青。     

沥青马蹄脂碎石混合料抗裂性能研究

以间接拉伸试验为评价方法,研究纤维、沥青以及冻融循环次数对沥青混合料抗裂性的影响。试验结果表明:掺加聚丙烯腈纤维的沥青混合料的抗裂性能优于掺加玄武岩纤维和木质素纤维的沥青混合料;采用橡胶沥青的沥青混合料的抗裂性能优于采用SBS改性沥青和基质沥青的沥青混合料;不论冻融循环次数多少,破坏荷载和破坏应变随沥青类型的变化规律大致表现为:橡胶沥青SBS改性沥青基质沥青。     

硅烷浸渍实施条件对公路结构混凝土防护效果研究

研究了两种硅烷材料及涂刷和浸没浸渍工艺对不同强度等级混凝土结构的浸渍深度、吸水率、抗氯离子渗透性能、抗冻融循环性能等的影响规律,分析了硅烷浸渍实施条件对各强度等级混凝土结构防护作用的效果。结果表明:硅烷材料对混凝土的浸渍深度能够达到4~11mm,且在各种浸渍实施条件下,混凝土强度等级越低,硅烷浸渍深度越高;硅烷浸渍混凝土的吸水率降低幅度可以达到90%以上,满足不大于0.01mm/min1/2的要求,且混凝土强度等级越低,吸水率降低效果越明显;硅烷浸渍可以提高混凝土抗氯离子渗透性和抗冻融循环性。不同硅烷材料浸渍对混凝土结构防水效果的提升作用效果不同,涂刷工艺要好于浸没工艺。     

盐蚀条件下沥青混合料路用性能及表面功能演化规律研究

针对沥青路面在融雪盐反复侵蚀作用下服役性能加速劣化这一现象,采用室内加速盐蚀试验模拟了沥青路面所处的盐蚀-干湿循环以及盐蚀-干湿-冻融循环环境,而后对沥青混合料在不同盐蚀环境下的路用性能及路面表面功能演化规律进行了探究。结果表明：1)随着盐蚀-干湿循环及盐蚀-干湿-冻融循环作用次数的增加,沥青混合料的服役性能均出现了不同程度的劣化,水稳定性下降尤其严重;2)在20%的盐溶液中经16次盐蚀-干湿循环或10%的盐溶液中经12次盐蚀-干湿-冻融循环作用后,沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比无法满足规范最低要求;3)随着循环作用次数的增加,沥青混合料的性能劣化幅度趋于减缓;4)盐蚀-干湿循环及盐蚀-干湿-冻融循环作用加剧了沥青路面表面的抗滑性能衰减,但有利于表面降噪性能的改善。该研究结果可为沥青路面在盐蚀环境下的性能损伤机理研究以及路面的耐久设计提供参数依据。