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。     

高寒地区桥面板水泥混凝土抗盐冻性能研究

针对新疆高寒地区桥面板水泥混凝土处于气候严寒和氯盐侵蚀的工作环境,设计桥面板混凝土配合比正交因素表以及混凝土盐冻、水耦合试验方案。通过混凝土盐冻后剥蚀量和动弹性模量损失,分析用水量、水胶比、引气剂掺量以及粉煤灰掺量对桥面板混凝土抗盐冻性能的影响规律。通过混凝土内部结构、力学性能以及耐磨性变化规律分析盐冻对混凝土的性能影响规律。结合性能损伤试验,分析桥面板混凝土抗盐冻性能改善机理,提出基于抗盐冻性能设计的桥面板混凝土配合比建议值。试验结果表明:用水量和引气剂掺量对桥面板混凝土的抗盐冻性能起决定性作用,方差分析值分别为92.80和59.35;用水量由144 kg/m~3增至156 kg/m~3,混凝土相对动弹模量减小了4.85%,剥蚀量由1.68 kg/m~2增至1.93 kg/m~2,增幅约14.8%;引气剂掺量从0.4‰增至1.2‰,混凝土的相对动弹模量增幅达到4.4%;混凝土盐冻剥蚀量与相对动弹模量呈线性关系,随着剥蚀量的增加相对动弹模量逐渐减低;经过300次冻融循环后,混凝土的抗弯拉强度损失率均超过17%,水胶比由0.34增至0.4,混凝土的抗弯拉强度损失率由21%增至33%;3种水胶比时,100次盐冻循环后混凝土的磨损量提高了6%,说明盐冻虽然能加快混凝土表面砂浆层剥蚀速度,但对混凝土剥蚀面以下砂浆层磨损不明显。     

寒冷地区机场道面混凝土的冻融试验研究

针对我国寒冷地区机场道面混凝土受冻融循环破坏造成耐久性不良的现象,通过快冻法进行了道面混凝土的冻融循环试验,以及冻融前后强度、动弹性模量和质量损失的对比分析。结果表明:冻融循环对道面混凝土抗折强度影响较明显,掺引气减水剂的道面混凝土可提高抗冻抗渗性,改善耐久性,可应用于寒冷地区的机场道面工程。     

水泥混凝土路面盐冻剥蚀破坏试验参数和评价指标的研究

文章着重从剥落量、弯拉强度、抗压强度和动弹模量4个方面研究了混凝土盐冻剥蚀破坏的评定参数。结果表明,剥落量是评定试件表面破坏最直观、可靠和敏感的参数;弯拉强度、抗压强度和动弹模量均不适合于评定混凝土盐冻破坏。     

道面基层抗硫酸盐侵蚀性能及防范措施

为研究西北盐渍土地区机场道面基层抗硫酸盐侵蚀性能,进行了硫酸盐侵蚀水泥稳定砂砾石和土的盐胀试验。结果表明:随着硫酸盐含量的增加,以0.3%为界,水泥稳定砂砾石无侧限抗压强度值先增大后减小,土体盐冻胀力与土干密度成正比;随着硫酸钠含量增加,土体盐冻胀力以硫酸钠含量1%为界,先增长缓慢,后增长迅速;随着含水量增大,盐冻胀力在最优含水量时达到最大。可通过限制土基中的硫酸盐通过毛细作用上升到道面板底部、控制垫层和基层中盐含量等措施来防止硫酸盐侵蚀道面,不建议采取提高水泥混凝土本身抗硫酸盐侵蚀能力的方法。     

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。     

多年冻土区隧道衬砌混凝土冻融循环试验研究

多年冻土区隧道衬砌混凝土容易受到冻融循环作用而发生冻胀破坏,威胁隧道结构安全和使用寿命。针对依托工程衬砌混凝土配合比进行了冻融循环试验,得到混凝土质量、相对动弹模量、劈裂抗拉强度和抗压强度随冻融循环次数的变化规律,并拟合了函数关系;分析了混凝土力学性能变化规律和内在原因;为提高多年冻土区隧道衬砌混凝土抗冻耐久性提出了建议。     

纳米SiO_2改性水泥混凝土抗盐冻性能研究

通过慢冻法试验以单位面积剥蚀量及相对动弹模量为评价指标研究不同掺量下纳米SiO_2改性混凝土抗盐冻融循环能力,并进行三点弯曲试验,研究其断裂韧度及断裂能损失率,基于此建立水胶比W/B=0.31时的盐冻融损伤回归方程。结果表明:经过纳米SiO_2改性的混凝土抗盐冻融性能明显提升,在60次冻融循环之内,2.0%掺量下最大可分别提升混凝土约70%单位面积剥蚀量、24.2%相对动弹模量、29.5%断裂韧度及10.9%断裂能,且纳米SiO_2存在最佳掺量范围1.5%～2.0%;在W/B=0.31时,纳米SiO_2改性混凝土单位面积剥蚀量、相对动弹模量、断裂韧度损失率以及断裂能损失率与其掺量、冻融次数之间存在较为显著的数学关系。     

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。     

桥梁混凝土的盐冻损伤与耐久性提升技术

严寒环境下冻融循环造成混凝土保护层开裂、剥落是影响混凝土结构服役寿命的主要因素。考虑除冰盐的作用,氯盐侵蚀与冻融耦合条件下混凝土的损伤将显著加剧,最终导致混凝土结构寿命低于设计值。主要介绍混凝土盐冻破坏机理,探讨混凝土盐冻损伤的影响因素,同时介绍了盐冻环境下境内外桥梁混凝土的耐久性提升措施,为盐冻环境下桥梁工程混凝土结构耐久性设计和寿命保障提供参考。     

温度-盐分-冻融耦合作用下沥青混凝土疲劳寿命研究

为提高寒冷地区沥青路面的疲劳性能,对AC-16型沥青混凝土进行未冻融和冻融条件下的劈裂疲劳试验,得到了其应力疲劳方程.研究了温度、盐分和冻融循环次数耦合作用下,沥青混凝土疲劳寿命的变化规律.研究结果表明:沥青混凝土的疲劳寿命与其劈裂抗拉强度具有明显的相关性,即劈裂抗拉强度越高,疲劳寿命越大.温度、冻融循环和氯盐的侵蚀是影响沥青混凝土疲劳性能的重要因素.在相同的冻融循环温度下,随着冻融循环次数的增加,沥青混凝土疲劳寿命降低;在相同的冻融次数下,随着冻融温度的降低,沥青混凝土疲劳寿命降低.经饱和氯盐溶液冻融的沥青混凝土疲劳寿命明显低于经清水冻融的沥青混凝土疲劳寿命,说明盐分能够加剧沥青混凝土的疲劳破坏.     

冻融作用下高性能混凝土损伤评价方法研究

基于典型的高性能混凝土损伤评价模型,提出了与损伤评价模型相应的损伤评价准则。从冻融循环次数、水胶比、含气量3个因素出发,探讨了冻融作用下高性能混凝土相对动弹模量的计算方法。结合24组试验数据,拟合得到了冻融作用下高性能混凝土相对动弹模量的计算表达式,结果表明新的计算表达式合理可行。     

复合盐协同作用对水泥胶砂性能劣化的影响分析

硫酸盐和氯盐是我国盐渍土主要含盐成分,其地区公路经常发生盐胀、腐蚀、溶蚀等病害。掌握复合盐对水泥胶砂的侵蚀作用机理和影响规律对盐渍土地区工程建设有重要意义。采用双因素等重复性试验方差分析方法。选取硫酸盐的浓度和氯盐的浓度两个主要参数,研究两种盐浓度变化对试验结果的影响,以及两种盐之间交互作用对水泥胶砂力学性能的影响。研究表明,硫酸盐、氯盐以及两种盐交互作用对水泥胶砂的抗折和抗压强度均能产生显著性影响。在盐侵蚀环境中,氯盐对水泥胶砂前期抗折强度影响较大,硫酸盐对水泥胶砂后期抗折强度影响较大。     

高原寒冷地区就地热再生沥青混合料耐久性试验研究

为了研究热再生沥青混合料在内蒙古寒冷地区应用出现的耐久性问题,选择就地再生沥青混合料,旧沥青混合料和新沥青混合料进行了不同冻融循环次数和长期老化前后的劈裂试验和小梁低温弯曲试验。试验结果表明:随着冻融循环次数的增多,再生沥青混合料、旧沥青混合料和新沥青混合料的劈裂抗拉强度都逐渐减小,冻融循环次数超过15次后,劈裂强度迅速降低。再生沥青混合料和新沥青混合料抗弯拉强度都随着循环次数增加而减小并逐渐趋于稳定。2种沥青混合料的劲度模量都随着冻融循环次数的增加逐渐减小,变化速率逐渐减小。2种材料的破坏劲度模量都随着冻融循环次数的增加逐渐减小,变化速率逐渐减小,在相同冻融循环次数时再生沥青混合料的破坏劲度模量比新沥青混合料小。经过长期老化,再生沥青混合料、旧沥青混合料和新沥青混合料的劈裂抗拉强度都有所增加,破坏拉伸应变均降低,劲度模量均增加。     

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。     

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。     

盐—冻融循环作用下废旧轮胎橡胶粉改性沥青混合料性能研究

该文采用三轴蠕变试验和低温小梁弯曲试验,以蠕变速率、5 000次循环对应的应变、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、应变能密度等指标对盐冻循环条件下热拌、温拌沥青混合料的高、低温性能进行了研究。结果表明:沥青混合料在经历盐冻融循环后,蠕变速率和5 000次循环对应的应变都增大,高温性能下降,且冻融循环次数相较于盐溶液浓度对沥青混合料高温性能影响更大;抗弯拉强度、最大弯拉应变、应变能密度显著降低,弯曲劲度模量增大,低温性能降低,且盐冻融循环作用的初期,各指标衰变程度较大;盐溶液浓度在10%附近时,对沥青混合料的高、低温性能影响最大;温拌沥青混合料的高、低温性能都优于热拌沥青混合料。     

盐蚀对混合料油石界面及整体低温力学性能的影响

研究季冻区融雪剂对沥青路面材料的盐蚀作用效应,分析其对沥青混合料低温油石界面强度及混合料整体低温力学性能的影响效果。采用吉林省地区常用的道路融雪剂制备盐蚀溶液,通过盐蚀溶液的动水冲刷及冻融循环处理过程模拟路面材料实际受到的盐蚀作用。基于沥青混合料油石界面低温拉伸破坏强度及剪切破坏强度、沥青混合料低温劈裂强度、沥青混合料低温弯曲破坏强度及破坏应变分析盐蚀作用对沥青混合料油石界面及整体低温力学性能的影响效应。研究结果表明,融雪剂产生的盐蚀作用对上述混合料的力学强度指标均会产生不同程度的影响,对路面材料的路用性能产生危害,施工过程中对矿料进行的石灰水表面处理可以有效降低盐蚀作用的危害。研究成果对提升季冻区沥青混凝土路面的服役水平具有重要意义。     

盐冻循环对胶粉改性沥青混合料性能的影响

冬季寒冷地区路面易积雪结冰,常使用除冰盐进行融雪除冰。除冰盐的使用会对路面材料产生侵蚀。本文通过室内冻融循环试验分析盐冻融循环对胶粉改性沥青混合料的性能的影响。实验中考虑了温度、除冰盐浓度和冻融循环次数三个因素,按照正交原理进行试验,试验测得了试件的孔隙率和劈裂强度。经分析发现,随着盐浓度和冻融循环次数的增加,胶粉改性沥青混合料的孔隙率逐渐变大。说明冬季路面使用的除冰盐对胶粉改性沥青的破坏较严重,不宜大量使用。     

纳米偏高岭土对混凝土抗冻性能的影响研究

对不同纳米偏高岭土掺量下混凝土冻融前后的单位面积剥蚀量、相对动弹模量、力学强度及断裂特征等指标进行研究,结果表明:纳米偏高岭土可以显著提高混凝土的抗冻性能,其改性混凝土单位面积剥蚀量及相对动弹模量损失率均较基准组有了明显改善;纳米偏高岭土改性混凝土冻融前后的力学强度及断裂性能均较对照组混凝土更高,且经历冻融循环后力学强度、断裂韧性及断裂能损失率更小,同时随着掺量的增大表现出先增大后减小的趋势,6%掺量下可以提升40%左右的开裂峰值荷载,60次冻融循环后抗压强度、抗弯拉强度分别较对照组提升约68.36%、70.28%,且混凝土断裂失稳期间的承载能力仍然较对照组有较大的提高。