气冻气融作用下混凝土抗冻性及损伤层演化规律研究

采用气冻气融的方式,分别对C30、C40、C50、C40(商品混凝土,简称商混)4组不同配比试块及1组C40(商混)的足尺(150mm×300mm×2 700mm)钢筋混凝土梁进行冻融耐久性试验。用超声波平测法测定不同冻融循环次数时的混凝土损伤层厚度,研究冻融对混凝土损伤层厚度的影响规律;通过与传统抗冻性评价指标劣化规律的对比分析,提出以冻融损伤层厚度为损伤变量的评价标准,结合实际损伤特点,对所提出损伤变量进行相应修正,并验证其合理性;建立混凝土冻融损伤层厚度的随机预测模型;通过案例分析,验证模型的适用性,讨论冻融环境下混凝土最小保护层厚度的问题。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土相对动弹性模量、抗压强度逐渐减小;试件质量略有增大;冻融损伤层厚度逐渐增大,即冻融损伤度逐渐增大,且强度越低,损伤度越大;冻融环境下混凝土结构的最小保护层厚度偏于不安全。     

喷射纤维混凝土在硫酸盐腐蚀环境下的劣化规律

为研究喷射聚丙烯粗纤维混凝土在隧道腐蚀环境下应用的可行性,通过测试不同纤维掺量喷射混凝土的力学性能和在浓度为5%的硫酸盐溶液中长期浸泡条件下抗腐蚀性能,研究其在地下水腐蚀环境下的适用性和耐久性。并根据试验结果,探寻聚丙烯粗纤维混凝土的腐蚀劣化规律,在此基础上可对聚丙烯粗纤维混凝土寿命进行预测。研究表明:聚丙烯粗纤维掺量为8 kg/m~3左右时,喷射混凝土的力学和抗腐蚀性能均表现良好,试验成果可以作为喷射聚丙烯粗纤维混凝土耐久性定量设计的依据。     

柴达木盆地冻融、盐蚀环境下混凝土腐蚀机理及耐久性研究

为研究柴达木盆地地区强腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,配制与现场土壤腐蚀浓度相近的腐蚀性溶液,对掺加特定外加剂的不同强度等级混凝土试件进行冻融、盐浸循环试验,通过检测试件的电通量、强度损失率、质量损失率等参数研究其腐蚀规律及耐久性.试验结果表明,在强腐蚀环境下,低强度混凝土耐久性较差;掺加抗冻防腐剂后混凝土密实性可提高2...     

高强喷射混凝土在铁路隧道中的应用研究

采用TK-S无碱液体速凝剂和硅灰配制C50高强喷射混凝土,并对其抗压强度、体积稳定性、抗冻性能及抗渗性能进行试验研究。试验结果表明:采用TK-S无碱液体速凝剂配制的C50高强喷射混凝土,其28 d抗压强度为56 MPa,为基准混凝土抗压强度的108%;90 d收缩率为0.016 9%,与基准混凝土收缩率相当;经300次冻融循环,相对动弹性模量为97.3%,质量损失为1.18%,未发生冻融破坏;当渗透压力为1.3 MPa时,渗水高度为54.3 mm,无碱液体速凝剂对于喷射混凝土的渗透性有改善作用。     

高强喷射混凝土在铁路隧道中的应用研究北大核心

采用TK-S无碱液体速凝剂和硅灰配制C50高强喷射混凝土,并对其抗压强度、体积稳定性、抗冻性能及抗渗性能进行试验研究。试验结果表明:采用TK-S无碱液体速凝剂配制的C50高强喷射混凝土,其28 d抗压强度为56 MPa,为基准混凝土抗压强度的108%;90 d收缩率为0.016 9%,与基准混凝土收缩率相当;经300次冻融循环,相对动弹性模量为97.3%,质量损失为1.18%,未发生冻融破坏;当渗透压力为1.3 MPa时,渗水高度为54.3 mm,无碱液体速凝剂对于喷射混凝土的渗透性有改善作用。     

多年冻土区引气混凝土抗压强度及抗冻性研究

以青藏铁路桥涵冻土层中混凝土灌注桩为背景,进行了不同引气剂掺量混凝土在持续-3℃养护环境下的抗压强度和冻融循环试验,结果表明:持续-3℃养护环境下龄期84 d时的抗压强度与标养下龄期28 d时的抗压强度相当,前者存在明显的"龄期滞后"现象,但混凝土抗压强度龄期滞后的天数与含气量关系不大,仅与养护环境有关;随着含气量的增大,混凝土的抗冻性能先增强后减弱,在抗压强度相同的情况下,混凝土的含气量在3.2%时,抗冻融耐久性指标降低幅度最小,抗冻性能最优;持续-3℃养护环境下混凝土的抗压强度虽能够最终达到标养下28 d的抗压强度,但抗冻性能降低幅度较大,对于寒冷地区混凝土灌注桩耐久性的这一特点应引起使用者高度重视。     

盐渍土地区高性能混凝土耐久性研究

以内掺掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在3种不同硫酸根浓度的浸泡液中进行100次干湿循环,用动弹性模量、抗折强度和抗压强度的变化研究硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响。结果表明,随着浸泡液中硫酸根浓度的逐步增加,混凝土受硫酸盐侵蚀程度逐步增加,试件的动弹性模量呈现逐步降低的趋势;在干湿交替环境下,混凝土试件的抗折强度指标比抗压强度指标更敏感,试件的抗折强度比抗压强度更能反应试件的受损程度。在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,掺加复合掺和料的高性能混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能。     

复杂环境下混凝土动弹性模量的灰色预测

干湿循环条件下混凝土性能所涉及到的问题较多,具有不确定性。在混凝土受干湿循环硫酸盐腐蚀的试验基础上,研究了不同环境条件下混凝土动弹性模量的变化规律,并运用灰色系统理论,对混凝土动弹性模量值进行了预测。结果表明,干湿循环条件下,试件的动弹性模量在初期有微小上升后明显下降;浸泡环境下,试件的动弹性模量先上升后缓慢下降,说明干湿循环较浸泡环境下混凝土腐蚀更快速。GM(1,1)灰色模型对混凝土动弹性模量预测精度较高,为混凝土受腐蚀破坏的预报提供了参考。     

水胶比对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响

为探究不同水胶比的混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀寿命,从相对抗压强度和相对动弹性模量的角度出发,采用对比试验的方法对W/B=0.26,0.32和0.38的3种混凝土试块进行硫酸盐腐蚀干湿循环实验,同时对所得数据利用最小二乘法进行拟合和分析.研究结果表明:混凝土抗腐蚀能力与水胶比呈反比,水胶比越大,混凝土的抗腐蚀能力越差;混...     

基于疲劳损伤机理的混凝土冻融劣化模型分析

结合动弹性模量相对值的变化特点,对不同系列的混凝土试件进行了抗冻试验,基于疲劳损伤机理建立了混凝土冻融劣化模型,并引用相关试验数据对模型进行了验证,结果表明建立的模型与冻融试验数据相关性非常好,能够较好地反映混凝土冻融损伤劣化规律,可作为预测混凝土冻融损伤和寿命的新方法。     

硫酸盐全浸泡腐蚀下不同掺合料混凝土耐久性研究

为研究不同掺合料混凝土在全浸泡硫酸盐腐蚀环境下的耐久性规律,设置替代率为20%的粉煤灰和硅粉两种掺合料作为胶凝材料掺入混凝土中,开展5%、10%、20%浓度的硫酸钠溶液全浸泡条件下168 d腐蚀试验。通过受腐蚀混凝土的宏观质量变化和抗压强度变化规律表征混凝土的宏观耐久性能,并以SEM试验探究混凝土受腐蚀微观潜在机制。利用混凝土相对质量评价参数指标,建立Weibull概率分布模型预测混凝土剩余寿命以反映其耐久性。结果表明：质量变化率和抗压强度变化趋势均为先上升后下降,峰值出现在浸泡腐蚀的第84天,粉煤灰对降低混凝土质量变化率效果更好,硅粉对提高混凝土早期强度效果更好,而溶液浓度对各试验组影响较小;微观上导致受硫酸盐腐蚀混凝土劣化原因为二次水化后生成的钙矾石;粉煤灰和硅粉均对抵抗硫酸盐腐蚀有较好表现,而粉煤灰更优。     

冻融循环下煤渣改良土细观结构演化研究

研究目的:为研究冻融循环作用对煤渣改良土细观结构的影响,开展不同冻融条件下煤渣改良土的CT扫描试验及三轴压缩试验,获得冻融循环次数、冻结温度、初始含水率不同条件下煤渣改良土孔隙的发展规律及弹性模量演变规律。通过对试样截面的分区观测,分析各区域面积的发展规律,并建立细观结构演化与弹性模量的关系。研究结论:(1)随冻融循环次数的增加,煤渣改良土试样的内部高密度区面积逐渐减小,中、低密度区面积逐渐增加,孔隙区面积基本保持不变,前5次冻融循环对煤渣改良土结构的影响较大;(2)随冻结温度的降低,煤渣改良土试样高密度区面积出现小幅下降,中、低密度区面积有所增加,但变化程度不大,孔隙区面积基本保持不变,高、中、低密度区面积的变化在-5～-15℃之间较为敏感;(3)随含水率的增加,高密度区面积逐渐减小,中、低密度区面积有所增加,孔隙区面积也有一定程度的增加,各区域面积的发展呈加速趋势,单一因素影响条件下,冻融循环次数对试样造成的影响最大,试样初始含水率的影响次之,冻结温度的影响最小;(4)根据冻融损伤因子建立的损伤演化模型具有一定的精度,能较好地反映冻融作用下细观结构演化与弹性模量之间的关系,可为寒区...     

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

研究目的:海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。研究结论:(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。     

芳纶纤维布约束混凝土冻融循环试验与损伤模型研究

通过对 C20,C30,C35,C45,C50共5个强度等级的芳纶纤维布约束混凝土( KFFCC)进行轴心受压强度和快速冻融循环试验,利用损伤力学和数学模拟的方法,研究了KFFCC的轴心受压力学性能、冻融耐久性、冻融后内部损伤变量的变化规律及损伤模型.结果表明:KFF对混凝土受压承载力的提高效果非常明显,在外粘1、2和3层 KFF 的情况下,KFFCC 和普通混凝土轴心受压强度比为19.0%~54.8%、51.9%和73.5%.KFFCC抗冻等级在F300以上,具有优异的冻融耐久性.以相对动弹性模量为损伤变量建立了KFFCC冻融损伤模型,发现动弹模量衰减模型的拟合精度优于冻融累积损伤模型,幂函数模型比指数函数模型有更好的拟合精度和相关性,模型能够较好地反映KFFCC的冻融损伤规律和损伤程度.     

化学腐蚀下红层软岩单轴压缩及声发射特征试验研究

为研究酸性水化学溶液浸蚀作用下红层软岩的细观损伤演化特征,利用声发射技术分析红层软岩在受不同p H化学溶液浸蚀作用后的单轴压缩损伤破坏过程。试验结果显示:酸性溶液对红层软岩主要表现为溶蚀作用;受腐蚀后红层软岩试样破坏失稳过程中的声发射特征与试样中的裂纹萌生、扩展和贯通的演化特征密切相关;试样在破坏过程的声发射能量呈现"上升—峰值—下降—平缓"的演化规律,峰值前有声发射平静期;红层软岩在不同p H酸性溶液浸蚀95 d后单轴抗压强度均有所降低;随着浸泡溶液p H减小,化学腐蚀程度增大,溶蚀孔隙分布越多,试件在单轴荷载下压密阶段声发射特征越明显。试验结果可为受腐蚀区域红层软岩的长期稳定性的评价提供参考。     

活性粉末混凝土动静弹性模量试验研究

为获得活性粉末混凝土(RPC)的弹性模量随强度等级和钢纤维掺量的变化规律,并确定超声脉冲法和冲击回波法所测动弹性模量与其静弹性模量之间的定量关系,制作RPC试件24组,分别采用超声脉冲法、冲击回波法和静力法测定了各组试件的强度或弹性模量。基于试验结果,建立了RPC静弹性模量与立方体抗压强度及动弹性模量间的统计关系。结果表明:RPC钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量以及波速的影响较小,相应影响可以忽略;RPC静弹性模量随抗压强度等级的提高而增大;超声脉冲法表观波速约为冲击回波法的1.06倍,但两种方法所确定的动弹性模量相近,静弹性模量约为动弹性模量的0.9,呈现良好的线性关系;抗压强度相近时,RPC的弹性模量介于普通钢纤维混凝土和高强混凝土之间。     

液体速凝剂在铁路隧道喷射混凝土中的应用研究

为研究无碱液体速凝剂和碱性液体速凝剂对喷射混凝土抗压强度和耐久性能的影响,对掺加两种速凝剂的喷射混凝土试件进行了抗压强度、体积稳定性和快速冻融试验。试验结果表明:掺加无碱液体速凝剂可大幅度提高喷射混凝土28 d抗压强度,保有率达到106.8%,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土28 d抗压强度比仅为57.5%;掺加无碱液体速凝剂的喷射混凝土试件在各龄期的收缩率均小于掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件;掺加无碱液体速凝剂可有效提高喷射混凝土的抗冻性能,混凝土试件经受300次冻融循环未破坏,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件在进行冻融循环125次时已完全破坏。     

早强剂对泡沫轻质混凝土抗压强度及弹性模量的影响试验研究

采用微机控制电子万能试验机,对湿密度分别为400,700和1 000 kg/m~3的复合发泡剂泡沫轻质混凝土试样进行室内单轴压缩试验,研究了氯化钙和硫酸钠两种早强剂对泡沫轻质混凝土抗压强度及弹性模量的影响。结果表明:不同密度泡沫轻质混凝土试样的抗压强度和弹性模量均随着养护龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期增速逐渐降低;两种早强剂均可显著提高泡沫轻质混凝土的早期抗压强度和弹性模量,尤其是硫酸钠早强剂早强效果更显著;两种早强剂对泡沫轻质混凝土的后期抗压强度和弹性模量影响不大。     

冻融循环对混凝土质量损失及相对动弹模量影响的试验研究

增强混凝土的抗冻性能指标是提高极端环境下混凝土耐久性的关键.本文通过加强试件制作过程中引气剂含量的精确控制及采用先进的混凝土自动冻融试验机实现试验方案的改进,深入研究10种混凝土强度等级、8种抗冻等级的试块的冻融循环次数与混凝土质量损失及相对动弹模量的定量关系.研究结果表明:混凝土的强度等级越高其抗冻融循环的能力越强;混凝土的抗冻能力与引气剂的含量密切相关;C25及以下强度等级混凝土经历300次冻融循环、质量损失和相对动弹性模量损失可满足要求,C30及以上混凝土经历350次冻融循环可满足要求.     

冻融循环条件下延迟时间对水泥改良低液限粉土动力特性影响试验研究

模拟路基真实的冻融循环过程,设计冻融试验,制作冻融试验箱,进行改良土试样的冻融循环试验。通过动三轴试验,研究在冻融条件下,延迟时间对水泥改良低液限粉土的动强度、动弹性模量、动变形以及超孔隙水压力的影响。结果表明:在相同的冻融次数下,动强度和破坏循环次数随着延迟时间的增加而降低;在相同的冻融次数及一定动荷载幅值作用下,屈服应变则随着延迟时间的增加而增加;延迟时间短的试样,动弹性模量值较大,但随应变的衰减较平缓,且趋于一个稳定值;不同延迟时间试样达到相同应变幅值时所增长的孔压值不同,延迟时间越长,孔压越大;当轴向应变幅值大于10-3后,产生累积孔隙水压力。