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.     

表层强化混凝土抗冻耐久性研究

为研究刷涂强化材料对混凝土抗冻耐久性的影响,选取硅烷和环氧树脂2种强化材料,制备刷涂表层强化材料的混凝土和普通混凝土试件,进行快速冻融循环试验和压汞试验,对冻融循环后混凝土的质量损失、动弹模量衰减、微观结构以及混凝土表层孔隙的变化情况进行分析。研究结果表明:相同冻融循环次数下,表层强化混凝土的动弹模量衰减和质量损失均低于素混凝土,抗冻耐久性显著增强,且硅烷的强化作用强于环氧树脂;硅烷通过表面渗透方式进入混凝土中,在混凝土表面和内部形成致密憎水的网状结构,环氧树脂在试样表面形成了膜状结构层,覆盖孔隙及裂缝。2种强化材料都通过改善混凝土表层孔径分布进而阻碍水分的进入起到提高抗冻耐久性的作用。     

材料单调退化原理下的颗粒料骨架抗冻性试验研究

研究依托雄安新区荣乌高速项目,开展高性能纤维混凝土的抗冻试验研究,定量分析不同水胶比和矿物掺合料掺量对抗冻质量损失和相对动弹性模量等表征参数的影响,并借助Wiener函数对混凝土的抗冻性进行可靠度评价。结果表明,在抗冻性中,随着冻融循环次数的增加,抗冻质量损失率和相对动弹性模量损失率逐渐升高;水胶比的增大使其抗冻质量损失率和相对动弹性模量损失逐渐变大,而矿物掺合料掺量的增大会使其抗冻质量损失率和相对动弹性模量损失逐渐变小;借助Wiener随机过程的退化理论分析,在抗冻质量损失中,水胶比与抗冻性成反比,矿物掺合料掺量与抗冻性成正比。上述研究成果对荣乌高速的装配式梁板体系混凝土应用提供了科学的理论支撑和技术指导。     

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.     

客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道疲劳寿命预测

针对客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的疲劳寿命问题,采用有限元软件,通过应力等效原理及列车运行速度确定了室内混凝土疲劳试验的加载值和加载频率;在各组合工况下对混凝土试件进行重复加载,分析了抗折强度和动弹性模量的关系,确定采用动弹性模量衰减幅值来评价混凝土疲劳寿命;将试验结果拟合为混凝土损伤曲线,并基于Palmgren-Miner疲劳累积伤损准则得到不同荷载作用下轨道板疲劳寿命预测值。结果表明:混凝土动弹性模量和抗折强度之间存在良好的相关性;荷载频率越低或应力水平越高,混凝土损伤发展速度越快;忽略其他荷载耦合作用时,客车荷载作用下轨道板的疲劳寿命约为货车荷载作用下的2倍,而客、货车荷载交替作用下无砟轨道的疲劳寿命则介于上述2种荷载作用之间。     

高性能湿喷混凝土的抗冻性能及气泡结构特征研究

通过借鉴混凝土快冻法，对比研究高性能湿喷混凝土(HPS)、掺速凝剂的模筑混凝土(HPS-Cast)及普通喷射混凝土(NSC)的抗冻性能，并对其内部气泡结构特征进行分析。结果表明：冻融循环作用下，NSC相对动弹性模量和抗压强度显著下降。冻融循环125次后，NSC相对动弹性模量仅为51.34%,冻融循环200次后，抗压强度损失率已达到53.30%,相比之下，HPS、HPS-Cast抗冻性能明显优于NSC,其中HPS抗冻性能最好。HPS-Cast由于采用模筑成型，成型方式与HPS不同，造成HPS-Cast气泡分布特征与HPS明显不同。冻融循环过程中，HPS-Cast平均气泡直径、平均气泡面积、气泡间隔系数均明显高于HPS,同时在0～200μm范围内孔体积率下降速率明显高于HPS,而200～500、500～1 200μm及大于1 200μm孔体积增长速率明显高于HPS。因此在冻融循环过程中，HPS-Cast抗冻性能较HPS下降更为明显。     

杂散电流-盐冻耦合条件下混凝土的劣化

针对北方沿海及西北盐碱地区轨道交通工程中杂散电流-盐冻耦合作用的严酷环境,设计了杂散电流-盐冻耦合条件下混凝土抗冻性能试验及氯离子侵蚀试验,通过不同冻融循环次数后的混凝土质量损失率、相对动弹性模量、水溶性氯离子含量、氯离子扩散系数和盐浓度梯度表征了此耦合条件下混凝土劣化的基本特征,并通过压汞(MIP)、电镜扫描(SEM...     

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。     

恒高温下混凝土及钢管混凝土受压力学性能研究

对国内进行的恒高温下C20-C80强度等级的混凝土单轴受压力学性能的试验资料进行了重分析,提出了恒高温下C20-C80强度等级混凝土轴心抗压强度、受压弹性模量、受压峰值应变等力学性能指标统一计算公式和混凝土轴心受压应力-应变全曲线计算公式。并进一步建议了恒高温下钢材的多轴弹塑性本构模型和混凝土轴对称三轴受压本拘模型,应用连续介质力学建立高温下钢管混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型,采用弹塑性全过程分析理论,编制相应的计算程序,对恒高温下钢管混凝土轴压短柱受力性能进行全过程分析,计算结果与试验结果符合较好。     

冻融循环试验下的高速公路混凝土配合比优化研究

特殊环境下高速公路混凝土抗冻性能较差,本文设计一种基于冻融循环试验的高速公路混凝土优化配合比。选择市售与自制两种不同减水剂以及8%、15%和30%三种掺量的粉煤灰初步配制高速公路混凝土,通过冻融循环试验最终确定最优高速公路混凝土配合比,并观察使用不同融雪剂在冻融循环试验中混凝土性能变化情况。试验结果表明,选取抗冻性能较为稳定15%掺量的粉煤灰配制高速公路混凝土在冻融循环后具有较高强度;使用无机盐融雪剂不会对混凝土路面造成破坏,从而提高高速公路的使用寿命。本文所设计的混凝土强度较高,具有较强抗冻性能,满足高速公路施工需求。     

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。     

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。     

聚氨酯防水涂层对混凝土抗冻性能的影响

通过涂层水汽透过性试验、涂层材料耐低温性能试验、冻融循环试验对比分析了聚氨酯涂层、沥青改性聚氨酯涂层的性能及其对混凝土抗冻性能的改善效果.结果表明:与沥青改性聚氨酯涂层相比,聚氨酯涂层的防水性更好,低温下具有更好的柔韧性,因此其对混凝土抗冻性能的改善效果和长效性均更好;经历1000次冻融循环后,虽然两种涂层混凝土的相对...     

冻融循环作用下GF RP筋黏结性能试验研究

基于12个拉拔试件的黏结试验,研究冻融循环作用对GFRP筋与混凝土之间黏结性能的影响。拉拔试验主要包括1组未冻融的GFRP筋对比试验和3组冻融循环次数分别为50次,100次和150次的GFRP筋。试验结果表明：黏结应力随着冻融循环次数的增加而降低,但影响作用较小,故GFRP筋在冻融循环作用下与混凝土黏结性能良好。     

CRTS Ⅰ型CA砂浆耐久性试验研究

通过快速冻融、人工环境加速老化、耐酸碱盐侵蚀等试验,研究CRTSⅠ型CA砂浆抗冻性、耐候性和耐介质侵蚀性能。研究表明:随冻融次数增加,CA砂浆相对动弹性模量呈现逐渐下降趋势,并随着新拌砂浆含气量增加,其抗冻性能提高,但砂浆冻融循环约250次时质量损失较快;经过500 h耐候循环后,CA砂浆强度基本不下降,耐候性良好;CA砂浆具有较好的耐化学介质侵蚀性能,经酸、碱、盐和油模拟溶液浸泡3个月,砂浆试件依然具有良好的力学性能。研究结果可为我国CRTSⅠ型和其他板式无砟轨道充填层耐久性研究提供借鉴。     

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。     

掺超细粉煤灰高性能混凝土应力-应变全曲线试验研究

对5组132块C60～C80掺超细粉煤灰高性能混凝土试件和2组33块C50～C60普通混凝土试件进行单轴受压试验,测得了其应力应变全曲线并进行了理论分析和比较.给出了掺超细粉煤灰高性能混凝土棱柱体强度、峰值应变、弹性模量与立方体强度的关系,并与普通混凝土进行了对比.掺超细粉煤灰高性能混凝土应力应变全曲线与普通高强混凝土相似;给出了适用于不同强度等级粉煤灰高性能混凝土的受压应力应变全曲线统一数学表达式,其理论曲线与试验曲线吻合较好.     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工中的应力监测

介绍烟台养马岛大桥钢管混凝土柔性系杆拱桥施工中应力监测的方法,并对应力监测结果进行了分析和比较。结果表明,钢管和钢管内混凝土应力一般均处于受压状态,且未超出规范规定的限值;截面不同高度上的测点应力分布并不完全符合偏心受压的特点;两侧拱肋受力较为均匀。     

早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型

基于损伤力学原理,考虑初凝至终凝期间早期扰动和硫酸盐侵蚀对混凝土造成的损伤,推导混凝土受压状态下的损伤演化方程和本构方程。通过侵蚀后的早期不同时刻受扰混凝土试件的抗压强度试验及声发射采集结果分析,研究早期扰动对受侵蚀混凝土的应力和弹性模量的影响,并建立早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型。结果表明:早期扰动会导致混凝土的峰值应力和弹性模量降低,在初凝至终凝中间时刻受扰混凝土的峰值应力和弹性模量降低幅度最大,分别降低了36.1%和34.5%;损伤演化方程和本构方程的拟合结果与试验值的相关系数均在0.98以上;与未受扰混凝土相比,受扰侵蚀混凝土受荷初期压密阶段更长,在初凝至终凝中间时刻受扰的混凝土在相对应力达到70%之前几乎都处于初始压密阶段。