冻融循环作用下表层嵌贴CFRP-混凝土界面黏结性能试验研究

以嵌贴CFRP-混凝土黏结的冻融耐久性为研究对象,通过拔出试验考察了冻融循环作用下嵌贴FRP与具有不同强度或抗冻性能混凝土的黏结性能,讨论了冻融循环下嵌贴FRP-混凝土界面黏结的退化机理;分析了冻融循环作用下混凝土槽至试件边缘距离、胶层厚度等因素对试件界面黏结性能的影响.试验结果表明:冻融循环作用下普通C30混凝土力学性能退化显著,添加引气防冻剂和减水剂的C30混凝土强度下降显著小于普通C30混凝土,C60混凝土强度反而有所提高;冻融循环导致了嵌贴CFRP-普通C30混凝土的黏结承载力下降和破坏模式转变,但嵌贴CFRP与抗冻混凝土间的黏结承载力没有显著降低,表明混凝土冻融损伤是冻融循环下嵌贴FRP-混凝土黏结退化的主要原因;槽壁厚度较小时,加载端槽壁混凝土出现锥形斜裂缝;胶层厚度较薄时,冻融循环作用下试件黏结承载力的降低较胶层较厚的试件更为显著.     

经受疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态性能研究

采用微宏观结合的方法来研究疲劳荷载与冻融循环作用下混凝土动态性能的劣化规律和损伤机理,对混凝土试件先分别进行冻融循环、疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环等3种损伤试验,再进行不同应变率下的单轴动态抗压试验.研究不同应变率下试件的表观损伤、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度的劣化,并结合扫描电子显微镜(SEM)对损伤后的微观形貌进行机理分析.研究表明:仅受冻融作用和先疲劳后冻融作用时,随冻融次数的增加,试件的质量均呈先增后降的趋势,相对动弹性模量均呈逐渐降低趋势. SEM微观试验结果表明先疲劳后冻融作用下,冻融循环使得混凝土内部裂缝数量和宽度均有明显增加,导致混凝土抗压强度随冻融循环次数的增加而逐渐降低.先受疲劳荷载再受冻融循环作用的混凝土,在冻融次数和疲劳次数相同时,抗压强度随应变率的增加逐渐增大.相比混凝土仅受冻融循环作用,疲劳荷载历史对混凝土的抗冻性有显著劣化作用.受疲劳荷载和冻融循环作用后的混凝土具有明显的应变率效应,而且混凝土损伤越严重,其强度对应变率越敏感.     

持载和冻融循环对CFRP-高强混凝土界面的影响

目的研究持续荷载与冻融循环共同作用下CFRP-高强混凝土的界面粘结性能.方法利用自制的持续加载装置对CFRP-高强混凝土试件施加不同等级的持续荷载并经过100次冻融循环后,通过双面剪切试验对界面的粘结性能进行研究.结果100次冻融循环作用后混凝土强度增长了1.4%.持载冻融作用下,CFRP片材的弹性模量最大差值没有超过4%.在12 kN的持续荷载和100次冻融循环共同作用下,破坏荷载与常温环境下的对比试件相比降低了1.6%,而极限端部滑移增加了1.5%,持载冻融条件并没有对破坏荷载和极限端部滑移产生显著影响,但在靠近加载端附近产生损伤区域,此区域内界面的剪切模量降低,界面破坏形态也发生了明显的变化.结论高强混凝土和CFRP片材有良好的抗冻性,在持载冻融环境下,CFRP加固高强混凝土结构具有较好的耐久性.     

混凝土渗透性及引气作用对耐久性的影响

论述了混凝土渗透性与耐久性,引气与耐久性的关系;探讨了引气改善混凝土耐久性的作用机理.混凝土渗透性与Cl-离子侵入、碳化、硫酸盐化学侵蚀有一定相关性.渗透性与其他一些耐久性如抗冻性、硫酸盐结晶破坏、碱集料反应等关系不大.在保证混凝土具有一定强度的前提下,引气可显著改善混凝土综合耐久性能.在同强度条件下,引气可改善混凝土的抗渗性能,有利于混凝土抗Cl-离子侵入、硫酸盐化学侵蚀、碳化等化学侵蚀引起的破坏,引气还可显著改善抗冻、碱集料反应和盐结晶等因膨胀引起的破坏.     

钢筋混凝土桥梁裂缝产生原因及防治措施

在桥梁建造和使用过程中,混凝土裂缝经常出现。混凝土的裂缝是由于混凝土内部应力和外部荷载作用,以及温度变化等因素作用下形成的。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断扩展,不但会影响混凝土表面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度,而且易引发混凝土面层剥落,加速钢筋的锈蚀,降低混凝土的抗冻性及耐久性,严重时甚至发生垮塌事故,所以必须加以控制。混凝土裂缝的成     

基于灰色关联法的混凝土抗冻性能指标影响分析

冻融循环破坏是影响混凝土耐久性因素之一.通过冻融循环抗冻性能测试试验和灰色关联法,探究混凝土组成因素(水灰比、含气量、粉煤灰掺量)变化对其抗冻性能指标(质量损失、动弹性模量、抗压强度)的影响,得出影响大小的次序为(从大到小):含气量、粉煤灰掺量、水灰比.结果表明在冻融循环作用下,含气量为影响混凝土抗冻性的主要因素;水灰比对抗压强度影响较大,含气量对动弹性模量影响较大,粉煤灰掺量对质量损失影响较大.     

引气粉煤灰道面混凝土抗冻融性能试验研究

采用快速冻融法,测定了不同冻融循环次数下引气粉煤灰混凝土试件的质量损失、相对动弹模量和抗弯拉强度。研究了水胶比、引气剂掺量和粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明:提高水胶比会增大水泥石内部孔径和孔隙率,混凝土更容易遭受冻融破坏;掺加粉煤灰不利于提高混凝土抗冻耐久性,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土冻融循环后力学性能呈下降趋势;引气剂能够改善混凝土拌和物的泌水和离析现象,减小混凝土循环冻融后抗弯拉强度的损失。     

引气作用对浮石轻骨料混凝土抗冻耐久性能影响的试验研究

针对长白山天然浮石轻骨料混凝土,对强度等级在LC30以上的不同引气剂掺量的混凝土试件进行系列冻融循环试验,主要考察和研究该浮石混凝土在冻融循环后混凝土的质量和强度损失率的变化。通过试验对比和理论分析研究了该浮石轻骨料混凝土在引气作用下的抗冻耐久性能。     

定侧压荷载作用下引气混凝土的强度性能

为准确认识复杂应力状态下,引气混凝土材料的性能特征,对强度等级为C30的引气混凝土进行了双向非等比例加载下的受压试验,观察了引气混凝土试件在双向非等比例荷载作用下的破坏模式和试件表面裂缝的特征.结果表明:与单轴强度相比,引气混凝土在定侧压应力下双轴抗压极限强度有较大程度的提高,提高程度在侧压应力系数为0.50时达到最大,然后提高程度会随侧压应力的继续增加而有所降低;将本试验结果与其他试验结果进行了比较分析;在此基础上,建立了考虑侧压应力比影响的强度准则,为处于复杂受力状态下的引气混凝土结构的有限元分析提供试验和理论依据.     

掺CWCPM混凝土的冻融损伤机理及演化模型

建筑垃圾的大量堆积和冻融破坏作用导致的混凝土耐久性衰减是目前土木建筑工程领域面临的两大严峻挑战。为提高建筑垃圾再生利用率,并从本质上揭示掺建筑垃圾(废砖粉)复合粉体材料(CWCPM)混凝土的冻融损伤演化机理,采用室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,分析不同因素对混凝土宏观抗冻性能劣化规律的影响,并采用多因素分析方法建立掺CWCPM混凝土的冻融损伤演化模型。借助微细观测试手段,分析冻融过程中掺CWCPM混凝土微观形貌及孔结构的损伤演化规律,揭示混凝土冻融损伤演化机理。结果表明:随水灰比、冻融循环次数的增加和盐溶液的加入,混凝土冻融损伤破坏程度增加;CWCPM的掺入提高了混凝土的抗冻性能,与基准试件相比,50次冻融循环后,掺30%CWCPM混凝土的单位面积剥蚀量降低27.1%,抗压强度提高6.2%;基于宏观试验结果建立的冻融损伤演化模型可较好地预测混凝土抗冻性能。由混凝土微细观试验结果可知,掺CWCPM混凝土的冻融损伤的实质是其内部微观结构逐渐松散、孔结构逐渐劣化的物理变化过程,是试件内部裂纹、孔隙等缺陷产生、扩展直至破坏的损伤积累过程。     

基于压电传感器的纤维陶粒混凝土冻融损伤检测

针对纤维陶粒混凝土低温下受到冻融损伤导致影响结构安全性问题,基于压电陶瓷传感器进行损伤检测。利用压电传感技术对冻融后的纤维陶粒混凝土试件进行检测,获得不同冻融次数下的应力波信号。当冻融次数增加,试件相对动弹模量和抗弯强度下降,压电陶瓷检测到的应力波信号幅值相应减小,基于应力波的衰减,采用小波包能量分析法将其转化为损伤指数,与冻融试验评价指标损伤程度和抗弯强度损失率进行拟合,吻合度较高。结果表明,纤维陶粒混凝土损伤指数与冻融损伤程度和抗弯强度损失率相关性较强,该纤维陶粒混凝土冻融损伤无损检测方法具有良好可行性。     

基于弯曲比例极限的单个试件抗折强度预测方法

为提高混凝土单个试件抗折强度的预测精度,分析了弯曲应力下变形曲线和弯曲比例极限的特性,阐述了基于弯曲比例极限预测单个试件抗折强度的原理和方法.弯曲应力-应变曲线具有在比例极限荷载处由线性向非线性转变的特征,在不破坏试件的前提下,对试件进行逐级加载至比弯曲比例极限荷载大1~2kN,根据应变增量的变化可确定该试件的弯曲比例极限荷载,且该试验不会对试件造成损伤.相同配合比混凝土的弯曲比例极限基本为常数且其变异性比抗折强度小,同配合比混凝土的弯曲比例极限平均值可作为每个试件弯曲比例极限的预估值,将弯曲比例极限荷载除以比例极限平均值即可预估试件的抗折强度.该方法能显著提高单个试件抗折强度的预测精度,可用于预测弯曲疲劳试件的抗折强度.     

界面过渡区微力学性质对高周疲劳性能的影响

为了解界面过渡区性质对混凝土高周疲劳性能的影响,采用纳米压痕技术测试了矿渣取代水泥的质量分数分别为0%、30%、50%、80%的混凝土中实际界面过渡区及邻近区域的压痕硬度分布,并测试相应配合比混凝土在不同应力水平下的抗弯疲劳寿命.试验结果显示:随矿渣取代水泥质量分数的增加,基体与界面过渡区之间压痕硬度的差异减少;当应力水平低于0.85时,混凝土的疲劳寿命对数值随基体压痕硬度与界面过渡区压痕硬度的比值的降低而增大;基体与界面过渡区间压痕硬度差异的减少,相对提高界面过渡区抑制疲劳损伤的能力,从而改善混凝土高周疲劳性能.     

冻融环境下引气剂对钢筋与混凝土黏结性能影响的试验研究

针对冻融环境下钢筋与混凝土结构黏结性能劣化的问题开展试验研究。以引气剂掺入量和冻融循环次数为变动因素制作了3批共9组钢筋混凝土试件,采用快速冻融试验和钢筋中心拔出试验方法,研究了冻融环境下不同掺量引气混凝土与钢筋之间的黏结应力、滑移量,对比分析了引气剂对冻融环境下钢筋与混凝土黏结性能的影响规律。试验结果表明,掺入一定量引气剂可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的黏结性能得到明显改善。     

预应力混凝土受弯构件疲劳损伤全过程非线性分析

基于唯象观点对混凝土和钢筋分别采用疲劳弯曲受压变形模量和钢筋面积这两种宏观物理量作为损伤量度．在正截面应力分析的基础上。提出了一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤全过程分析方法．该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,并且适用于交幅重复应力作用的情况．通过分段线性的方法实现了混凝土构件的非线性损伤过程分析．计算结果表明,该方法能够较好地对预应力混凝土受弯构件进行疲劳全过程分析．     

混凝土冻融耐久性劣化的评价指标对比

分析以水中冻融和盐溶液中冻融循环作为试验条件，研究具有不同耐久性的混凝土在冻融过程中多种宏观性能劣化的敏感程度。通过比较认为，以抗折强度损失率作为混凝土冻融耐久性的评价指标，可以更为及时准确地反映冻融过程中混凝土性能的劣化程度。     

弯曲荷载与盐溶液复合作用下混凝土冻融损伤

依据损伤力学的理论与方法建立了冻融损伤变量,采用超声波法进行混凝土冻融损伤的测试,选取弹簧加载系统对试件施加弯曲荷载,系统试验研究了混凝土在弯曲荷载、硫酸盐、氯盐复合因素作用下的冻融损伤规律和特点.结果表明:弯曲荷载不仅加剧混凝土冻融损伤,而且改变了混凝土的破坏形式,表现出突然的脆性破坏特征;3.5%氯盐溶液、5.0%硫酸盐溶液和3.5%氯盐 5.0%硫酸盐复合溶液均减缓混凝土冻融损伤.     

冻融对混凝土强度的影响

通过试验分析了冻融循环对混凝土抗压、抗折、劈拉强度的影响,并从微观结构探讨了混凝土冻融破坏机理。结果表明普通低标号混凝土抗冻性能较差,冻融循环对混凝土强度影响较大。     

盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能影响

通过对盐水环境中经历了0、5、15、25次冻融循环的钢筋混凝土梁式试件的粘结性能试验,研究了冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响.结果表明,随冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土的粘结强度降低;当冻融次数少于15次时,钢筋极限粘结荷载时的滑移变化不大,而冻融次数多于15次时滑移变化明显增大.所以,对于盐环境中经受冻融循环作用的钢筋混凝土结构,加强其耐久性设计非常重要.