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.     

基于混凝土三轴强度退化模型的非通航孔桥桥墩正常使用极限状态评估

为了对跨海大桥在海水冻融和侵蚀耦合作用下的开裂性能进行评估,通过建立混凝土冻融+侵蚀耦合损伤Ottosen强度准则,结合跨海大桥非通航孔桥的结构特点和北方近海环境,计算分析、评估了非通航孔桥混凝土承台底部几个关键点的抗裂性能.结果表明,在百年一遇波浪荷载作用下或在百年一遇冰荷载作用下,在服役130 a时非通航孔桥会在混...     

寒区近海混凝土桥梁性能衰退机理与损伤行为评估方法

受到周期性潮汐变化的影响,中国寒区近海混凝土桥梁长期遭受海水冻融及多种耦合腐蚀作用,这严重影响了桥梁的服役性能与使用寿命。为了准确预测桥梁的性能衰退规律,针对桥梁所处环境,分析了桥梁结构的性能退化机理,并借助近场动力学方法在多尺度方面的优势,利用MATLAB-ABAQUS联合仿真方法建立了桥梁劣化损伤预测与评估方法。在此基础上,从混凝土海水冻融损伤出发,考虑温度分布特性、临界饱和度模型、孔隙结晶规律与孔隙压力理论,结合不同孔隙的结晶温度与孔隙累积,通过孔隙变形加载方式建立混凝土微观尺度的冻融循环数值模拟计算方法。随后,根据混凝土微观尺度冻融损伤的计算结果,建立考虑冻融损伤分布的RC桥墩等效数值模拟计算方法。最终,设计制作了RC桥墩节段,进行了海水环境下RC桥墩的冻融循环试验,并利用超声层析成像技术,得到RC桥墩的海水冻融损伤分布。试验与计算结果表明：通过与超声层析成像试验结果的对比,混凝土微观尺度计算模型可以很好地模拟冻融循环过程中孔隙累积与孔隙转化引起的混凝土冻融损伤行为;受到温度分布与相对饱和度的影响,当冻融大于50次后,试件出现明显的冻融损伤界限（冻融深度）,且随着冻融次数的增加,冻融深度的增速呈现先增大后减小的趋势。除此之外,等效计算模型的滞回曲线计算结果与试验结果吻合较好,随着冻融次数的增加,RC桥墩的峰值荷载逐渐减低,海水冻融对RC桥墩力学性能的影响极为严重,且建立的计算方法很好地预测了海水冻融作用下RC桥墩的力学性能退化。     

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。     

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。     

西部冻融环境下隔震曲线梁桥抗震性能研究

曲线梁桥是现代交通的一种重要桥型,由于其平面不规则性导致的弯扭耦合效应,使得曲线梁桥的地震响应非常复杂。西部冻融地区混凝土曲线梁桥结构所处环境十分恶劣,桥梁在承受冻融循环作用的同时还会受氯离子等物质的侵蚀,导致的既有桥梁结构耐久性损伤,造成既有桥梁结构抗震性能退化。针对曲线梁桥弯扭耦合受力的复杂性,建立了隔震曲线梁桥在地震作用下的动力控制微分方程,选择合理的冻融环境下弹性模量退化模型,对隔震曲线梁桥进行抗震性能分析。分析结果表明,在地震作用下,对曲线梁桥不管是墩顶位移还是加速度,随着冻融循环次数的增加,动力响应值随之增大,相应的抗震性能随之降低。     

冻融循环对高温后聚丙烯纤维混凝土动弹性模量的影响

为研究因高温和冻融耦合作用而引起的聚丙纤维混凝土损伤,文章通过试验,测试了不同聚丙烯纤维掺量时,混凝土试件经受不同高温和冻融循环次数后的相对动弹性模量。试验结果表明,高温和冻融耦合作用会引起混凝土性能的严重劣化,当高温和冻融耦合作用达到一定程度时,混凝土试件发生断裂破坏;当掺量小于0.10%时,随着聚丙烯纤维掺量的增多,由于高温和冻融耦合作用而引起的相对动弹性模量损失逐渐降低,而当掺量超过0.10%时,再增加聚丙烯纤维掺量,反而会加重混凝土相对动弹性模量的损失。     

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.     

纤维陶粒混凝土冻融性能及损伤模型试验研究

针对聚丙烯纤维陶粒混凝土,开展系列冻融损伤试验、不同冻融损伤次数后的抗压及劈裂抗拉破坏试验,观察冻融损伤试验现象,证实了纤维可以有效改善陶粒混凝土的抗冻性能,并可延缓陶粒混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的衰减。通过测试冻融损伤参量的变化与发展过程,总结归纳出各冻融损伤参量的演变规律。分别以质量、相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度定义的损伤变量,建立含冻融循环次数和纤维掺量两个自变量的冻融损伤模型,该模型可以很好地反映出纤维陶粒混凝土在冻融循环作用下的损伤过程。     

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。     

高寒高海拔地区沥青砂浆的力学性能分析

为了探究高寒高海拔地区沥青砂浆的力学性能,设计了反复冻融循环试验与压缩试验,以抗压试验数据为基础,分析冻融循环作用对砂浆的力学性能影响及损伤演化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,沥青砂浆的弹性模量和峰值应力呈现下降趋势;在12次冻融循环作用后,沥青砂浆的损伤度增加了60%以上,说明基质沥青砂浆在反复冻融作用下,很难保证抗冻融能力和工程使用寿命。     

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。     

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。     

硫酸盐侵蚀与干湿循环耦合作用下混凝土劣化行为的研究

为探究硫酸盐侵蚀与干湿循环耦合作用下,硫酸盐溶液浓度和种类对混凝土劣化行为的影响,该文分别采用1%、5%、10%共3种浓度的Na_2SO_4溶液和10%MgSO_4溶液对混凝土试件进行硫酸盐-干湿循环侵蚀试验,以混凝土质量变化、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数作为评价指标,对不同侵蚀周期下混凝土的性能劣化行为进行研究。结果表明:随着干湿循环周期的增加,混凝土质量变化率基本随硫酸盐溶液浓度的增加而增大,但5%Na_2SO_4对其影响最为显著;不同浓度Na_2SO_4溶液中混凝土相对动弹性模量随干湿循环周期的增加而减小,混凝土抗压强度耐蚀系数呈现出先增加后减小的变化趋势,且5%Na_2SO_4溶液对混凝土的破坏最为严重;在同一干湿循环周期内,相同浓度的硫酸镁溶液对混凝土的劣化程度弱于硫酸钠。     

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...     

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。     

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。     

路用泡沫混凝土微观孔隙结构特性影响研究

泡沫混凝土的物理特性受其微观孔隙结构的影响.该文利用扫描电镜和Image软件对4组冻融循环下泡沫微观孔隙结构进行分析,并使用丢球算法对不同空隙率和孔径泡沫混凝土的微观孔隙进行模拟,研究微观孔隙结构对弹性模量的影响规律.得出以下结论:泡沫混凝土内部微观孔隙结构及内部的连接破坏程度随着冻融温度和循环次数的增加而加剧;慢速冻融时,其内部破坏多为孔壁破坏,循环冻融时,在破坏力积累作用下使其内部连接发生破坏,并形成贯通裂缝;泡沫混凝土中气泡占比约为60％,多为依附于骨架的细小气泡,既能减轻泡沫混凝土的重度,又能保证其强度;泡沫混凝土的弹性模量会伴随空隙率和孔隙直径的增大而减小.     

氯盐干湿循环下TRC加固钢筋混凝土柱轴心受压性能

为进一步探究纤维编织网增强混凝土(TRC)修复加固钢筋混凝土柱在氯盐侵蚀环境下的受压性能,对12根TRC加固钢筋混凝土柱进行轴心受压性能试验研究,分析了不同干湿循环次数(0,60,90和120)、不同持续荷载比(0,0.1,0.2和0.4)、氯盐干湿循环与持续荷载耦合作用以及短切纤维改性高性能混凝土对TRC加固效果的影响。研究结果表明:干湿循环作用后TRC加固柱的极限承载力及变形性能有下降趋势,在干湿循环作用次数达到120次后,TRC加固柱的极限承载力降低6.71%;相比于单一的干湿循环作用,在氯盐干湿循环与持续荷载耦合作用下,TRC加固柱的变形和承载力下降更多;在干湿循环(90次)不变时,持续荷载比的增加会降低TRC的加固效果;干湿循环与持续荷载耦合作用的增加会改变TRC加固柱的破坏形态;使用短切PVA纤维改性高性能混凝土作为TRC基体加固钢筋混凝土柱会使其耐久性能稍有提高;给出了氯盐干湿循环作用下TRC加固RC柱的轴心受压极限承载力简化计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

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。