玄武岩纤维机场道面混凝土抗冻性试验研究

针对当前机场道面混凝土遭受冻融循环破坏而出现的耐久性问题,试验采用纤维增强混凝土技术。将两种规格的玄武岩纤维按0.1%的体积掺量掺入机场道面混凝土,进行了冻融循环试验;以及冻融前后动弹模量,质量损失和混凝土表面状态的对比分析。结果表明:掺玄武岩纤维的机场道面混凝土可明显提高抗冻性,抗冻等级提高了2.7~3.3倍。长度20 mm直径20μm体积掺量0.10%的玄武岩纤维道面混凝土抗冻性能最佳。     

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。     

机场道面新型混凝土抗裂性试验

针对传统的普通道面混凝土施工后经常出现裂缝的现象,分析了裂缝产生的原因,提出在普通道面混凝土中掺加粉煤灰、聚丙烯纤维的新型道面混凝土,采用平板法进行了抗裂性能对比试验。结果表明:在普通道面混凝土中单掺粉煤灰或聚丙烯纤维,都能提高混凝土的抗裂性,而粉煤灰和聚丙烯纤维双掺的新型道面混凝土更能有效防止裂缝的发生,显著延长道面使用寿命。     

盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的耐久性分析

内蒙古河套灌区渠道“重灌轻排”导致土壤盐碱化严重，严重影响了水工建筑的使用寿命。本文研究了河套灌区渠道中盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土耐久性，以天然浮石混凝土作为衬砌材料，模拟河套灌区渠道水工建筑实际排水工程环境进行室内加速试验。以相对动弹模量以及质量损失率为损伤评价参数，分析天然浮石混凝土的宏观损失规律；借助环境扫描电镜和能谱成分分析揭示其退化机理；最后采用Weibull分布对天然浮石混凝土的相对动弹模量的退化轨迹构建模型，获得寿命可靠度函数，并预测出其极限失效次数。结果表明:在盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的质量损失率总体呈现上升趋势，相对动弹模量呈现出下降趋势；在多因素耦合作用下，盐溶液与混凝土水化产物进行化学反应形成侵蚀产物，侵蚀产物膨胀引起混凝土内部孔隙变大、裂缝扩展，天然浮石混凝土劣化速率提高；在多因素耦合作用下天然浮石混凝土的可靠度为三阶段退化模型，其失效机制为耗损型失效。该研究可以为天然浮石混凝土在河套灌区渠道水工建筑工程应用提供理论依据。     

钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土力学性能试验研究

结合道面混凝土的使用特点及要求,为提高道面混凝土的基本力学性能,对钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土(steel-basalt hybrid fibers reinforced pavement concrete,简称SBHFRPC)的工作性及基本力学性能进行了比较系统的试验研究。试验通过对比分析研究了钢纤维以0.9%、1.2%、1.5%、1.8%四种体积掺率和玄武岩纤维以0.05%、0.10%、0.15%三种体积掺率相互混杂对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律,同时,对钢-玄武岩混杂纤维机场道面混凝土的基本力学增强机理进行了一定的分析。试验结果表明:混杂纤维对道面混凝土有较好的力学增强性能,在钢纤维掺量为1.5%,玄武岩纤维掺量为0.10%时达到最佳。     

温度作用下复合道面力学性能试验研究

为治理寒区机场跑道入口等待区复合道面轮辙病害，提出了复合道面原位加铺刚性层的处置方法。依据弹性地基梁理论制作了两种8组试块并对其分组进行了常温、高温、低温环境以及冻融循环作用后的力学试验，记录了试块破坏过程的实效模态和应变时程曲线，利用应力变化率法研究了试块的力学性能和破坏特征，对比于传统复合道面结构，分析了夹心型道面结构的优缺点。结果表明：常温环境下两种道面结构承载力接近；在高温和冻融循环作用下，夹心型道面结构上下部刚性层对中部沥青层具有保护作用，结构整体表现出较好延性；低温条件下两种道面结构中的沥青层抗裂性能变差，试块易发生整体脆性破坏；通过试件应力变化率分析可知，夹心型道面结构的承载力和延性在不同温度状况及冻融循环作用下较传统复合道面结构有所改善。特别地，相较于传统型道面结构，夹心型道面结构沥青混合料不易脱落到道面表面形成FOD，符合机场严格的FOD管理标准，表明该新型复合道面结构具有一定工程适用性。     

聚丙烯纤维混凝土冻融损伤试验研究

通过快速冻融循环试验,研究聚丙烯纤维混凝土冻融损伤性能.结果表明:冻融循环对聚丙烯纤维混凝土有较大影响,随冻融循环次数的增加,聚丙烯纤维混凝土损伤不断累积,相对动弹模、劈拉强度不断下降;掺加一定量的聚丙烯纤维,能有效提高混凝土的抗冻性能;在一定范围内,随聚丙烯纤维掺量的增加,强度损伤逐渐减小.冻融循环75次时,聚丙烯纤维混凝土的强度损伤变量最大达到77.7%,掺量为1.5 kg/m3的聚丙烯纤维对混凝土强度增益比达240.5%.在试验基础上,分析了聚丙烯纤维混凝土冻融损伤机理,建立了冻融循环作用下聚丙烯纤维混凝土强度损伤模型.     

特定环境下FRP与混凝土正拉黏结性能试验研究

通过纤维增强塑料(FRP)与混凝土试件的正拉黏结强度试验来研究碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环下FRP与混凝土之间的黏结耐久性.碳化、干湿循环作用后,CFRP与GFRP试件的正拉黏结强度有一定提高,表明这两种复合材料体系可以用来加固碳化、盐溶液干湿循环作用地区的混凝土结构.冻融循环作用达到一定循环次数后,正拉黏结强度随着冻融循环次数增加逐渐降低,这与冻融降低了混凝土强度有关,冻融循环对复合材料与混凝土的黏结界面也有不利影响,因此这两种复合材料体系用于加固承受冻融作用的混凝土结构时,需要考虑耐久性问题.     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

冻融循环和氯盐侵蚀作用下钢筋与混凝土的粘结性能

为了研究冻融循环和氯盐侵蚀两种因素对钢筋与混凝土粘结性能的影响,本文设计了光圆钢筋和螺纹钢筋两种钢筋混凝土试件,对其在三种不同冻融次数（15次、25次、50次）和三种不同浓度（3.5%、7%、10%）氯盐溶液条件下进行试验,探讨钢筋混凝土试件试验后的粘结性能退化规律。结果表明：光圆钢筋试件表现为拔出破坏,螺纹钢筋试件表现为劈裂破坏,当冻融循环次数较少时,钢筋与混凝土之间的粘结性能随着氯盐侵蚀程度的增加略有提高,当冻融循环次数大于等于25次时,粘结性能随氯盐浓度的增加而变差,冻融破坏程度不同,钢筋与混凝土粘结性能随氯盐浓度大小变化的敏感程度不同。最后根据试验结果拟合出冻融氯盐侵蚀后试件的粘结强度—滑移本构关系。     

机制砂混凝土的冻融和盐侵蚀耐久性

对机制砂混凝土进行了冻融循环试验。考虑了三种强度等级(C30、C40、C50)和四种介质(清水、质量分数为5%的氯化钠溶液、质量分数为5%的硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液+5%硫酸钠溶液组成的混合盐溶液)。重点考察质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度的变化。结果表明:随着冻融循环次数的增加,四种环境下机制砂混凝土的质量、相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;盐的存在加剧了机制砂混凝土在冻融循环过程中产生的表层剥落,却减缓了机制砂混凝土相对动弹性模量的下降;盐溶液种类对机制砂混凝土冻融后质量损失率和相对动弹性模量的影响程度不同,氯化钠比硫酸钠的破坏力强。     

基于Weibull分布的冻融循环下纤维混凝土损伤模型

对聚丙烯纤维混凝土（PFRC）、钢纤维混凝土（SFRC）、普通混凝土（PC）进行冻融循环试验,经过冻融循环后,得到PFRC、SFRC、PC的相对动弹性模量、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,分析冻融循环过程中PFRC、SFRC、PC的冻融损伤率、强度衰减率的演化规律和冻融损伤机理,提出基于Weibull分布的纤维混凝土冻融损伤演化模型,并与推导出的力学性能衰减模型联立得到PFRC、SFRC、PC的相对抗压强度、相对抗拉强度与冻融损伤度的演化模型。结果表明:纤维的掺入能有效减小混凝土的强度衰减和冻融损伤,基于Weibull分布建立的两种冻融损伤模型,可以分别通过冻融循环次数、相对强度预测PFRC、SFRC、PC的冻融损伤度。     

不同纳米碳酸钙含量对粉煤灰混凝土力学及抗冻性能的影响

研究了不同纳米碳酸钙掺量对不同养护龄期下的粉煤灰混凝土力学性能及抗冻融性能的影响,对掺杂不同纳米碳酸钙含量的混凝土试件分别进行了冻融循环试验,测定不同循环次数下的动弹性模量和相对动弹性模量;并构建了冻融循环粉煤灰混凝土损伤模型。结果表明:在一定范围内,掺杂纳米碳酸钙可以有效改善混凝土的抗压强度和劈裂强度;且对早期力学性能影响优于后期。纳米碳酸钙能够细化孔径,使得气泡间距减小,显著提高混凝土冻融循环次数,延缓混凝土相对动弹性模量衰减。当纳米碳酸钙用量为1.5%时,冻融循环125次后,其相对动弹性模量为82.07%,比未掺杂时提高了23.89%,混凝土的抗冻性能最优。     

聚丙烯纤维混凝土耐久性与冻融损伤模型研究

掺入适量聚丙烯纤维即可以提高混凝土力学性能,又能够很好地改善混凝土耐久性。通过完成不同纤维掺量聚丙烯纤维混凝土抗水渗透试验、抗冻试验,得出耐久性最佳配合比。利用现有理论,结合数值分析最小二乘拟合方法,建立以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量聚丙烯纤维混凝土的冻融损伤模型,完善现有软岩隧道喷层支护耐久性理论,对于软岩隧道支护技术发展具有广泛推广意义。     

多尺度聚丙烯纤维混凝土孔结构及抗冻性

选用2种尺寸聚丙烯细纤维与1种聚丙烯粗纤维,进行单掺及混掺,对9组不同纤维掺量试件进行快速冻融循环试验、抗压、劈裂试验及压汞试验,研究不同冻融次数下混凝土质量、动弹性模量变化以及冻融循环前后混凝土拉、压强度变化;研究多尺寸聚丙烯纤维对混凝土孔结构的改善情况;研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土孔结构与抗冻性的关系,并对孔结构对混凝土抗冻性能的影响加以分析。试验结果表明:将聚丙烯纤维掺入素混凝土后,混凝土的微观孔结构和抗冻性能得到明显改善;在相同掺量条件下,聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土抗冻性有较大改善,且多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗冻性改善效果最好:相比于素混凝土冻融后抗拉、压强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土强度损失分别降低了9.95%～11.94%和4.29%～7.62%,单掺聚丙烯粗纤维混凝土强度损失分别降低了27.36%和16.67%,混掺多尺寸聚丙烯纤维混凝土强度损失分别降低了46.77%～53.23%和41.90%～50%。     

冻融循环对混凝土静动力特性的影响

为了解冻融循环对混凝土材料静、动态力学性能的影响规律,在清水和盐水中采用"快冻法"对C60混凝土进行了不同冻融次数后的单轴静压试验和霍布金森压杆冲击试验,分析了混凝土强度变化的原因。试验表明,清水和盐水条件下,混凝土试件的质量损失和相对动弹性模量的损失率随冻融次数的增加而增大,盐水环境中更明显。清水环境下的冻融循环对混凝土的静态抗压强度具有显著影响,但对其动态抗压强度影响不明显;盐水环境下,当冻融次数较少时,混凝土的动态强度表现显著的应变率效应且不受冻融循环次数的影响,但在冻融循环次数达到240次时,混凝土的动态强度显著下降且对冲击速度不再敏感。不同冻融环境对混凝土静、动态强度影响的差异显著。     

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。     

沙漠砂锂渣聚丙烯纤维混凝土抗冻融性能研究

通过试验分析了在不同冻融循环次数下掺入聚丙烯纤维、锂渣和沙漠砂对混凝土试件稳定性、强度和动弹性模量的影响规律。结果表明:在锂渣掺量20%,聚丙烯纤维1.5 kg/m~3,沙漠砂替代率30%时,沙漠砂锂渣聚丙烯纤维混凝土抗冻融性能表现最优,较冻融循环150次基准组试件质量和立方体抗压强度损失率分别降低36.79%和34.78%。综合考虑混凝土稳定性、强度和动弹性模量损失率整体趋势,各因素按影响程度排序为聚丙烯纤维锂渣沙漠砂。