持续承载钢筋混凝土梁的冻融循环试验

通过实验室内快速冻融试验,研究钢筋混凝土梁承受不同持续荷载、耦合冻融循环及NaCl和Na2SO4混合侵蚀溶液交替作用下梁的力学性能.研究结果表明:持续荷载明显加速了钢筋混凝土梁的劣化速度,梁的承载能力和变形能力都随持续荷载的增加而迅速降低;该特性与素混凝土在冻融和侵蚀环境下的特性不同,后者强度降低但极限变形增大.     

杂散电流与氯离子耦合作用下钢筋锈蚀

目的研究钢筋混凝土结构在杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀的演变规律,从而揭示钢筋的损伤机理,为此类结构的耐久性设计提供理论依据.方法试验共设计20组砂浆试件,采用电化学测试技术对杂散电流以及其与氯离子耦合作用下钢筋的锈蚀变化规律进行分析研究,试验采用直流电模拟杂散电流.结果两种腐蚀环境下钢筋的自腐蚀电位随着侵蚀时间、杂散电流强度以及氯离子质量浓度的增大而减小;杂散电流单独作用对钢筋锈蚀影响相对较轻,而在二者耦合作用下钢筋的锈蚀速率明显增大;另外,在耦合腐蚀环境下杂散电流强度对钢筋锈蚀速率的影响程度比氯离子含量影响要大.结论根据试验的测试结果,杂散电流与氯离子的耦合作用会加速钢筋的锈蚀,降低结构的服役寿命.     

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。     

干湿循环下受弯钢筋混凝土梁的氯盐侵蚀

为探究弯曲荷载对干湿交替环境下钢筋混凝土梁内氯离子输运的影响,引入混凝土标量损伤作为耦合中间量,并拟合氯离子的荷载修正函数修正不同损伤部位的氯离子扩散系数,建立干湿循环与弯曲荷载耦合作用下混凝土梁中的氯盐和水分的输运模型。在此基础上,基于COMSOL软件,提出一种混凝土中氯盐侵蚀的数值模拟方法,并以弯曲荷载、侵蚀时间为变量,进行干湿循环试验验证。研究结果表明:随着弯曲荷载、侵蚀时间增加,混凝土梁内同一位置处的氯离子质量分数提高;对于同一试验梁,纯弯段氯离子质量分数比弯剪段的高;弯曲荷载影响构件的损伤范围和程度,进而影响氯离子在混凝土内的传输。     

反复荷载下梁柱偏心节点粘结性能的试验研究

文章主要探讨了不同的加荷方式对钢筋混凝土节点粘结性能的影响,分析了单向加荷与反复荷载两种不同加荷方式下,钢筋混凝土节点的粘结机理,并通过钢筋混凝土梁柱偏心节点试件在反复荷载下,通裂阶段梁纵筋应力试验结果与理论计算数据进行分析比较,得出了反复荷载下钢筋混凝土节点粘结性能退化的规律,并提出了一些有益的建议。     

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.     

氯盐侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片耐久性评价与寿命预计

基于荷载作用下管片混凝土内部孔隙率的变化特征,提出荷载作用对氯离子扩散影响的理论分析模型,并根据Fick第一定律,推导得荷载作用对氯离子扩散系数的影响方程。在参考既有试验数据的基础上,采用数值拟合和参数回归的方法,分别建立侵蚀环境氯离子质量分数、荷载水平以及侵蚀时间3因素耦合作用下的扩散系数与表面氯离子质量分数的数学表征模型,进一步结合Fick第二定律提出了氯盐侵蚀环境及结构荷载耦合作用下的盾构隧道管片结构混凝土耐久性评价模型及寿命预计方法。     

水环境下植筋试件粘结界面的劣化规律

为研究植筋试件的粘结界面在各劣化环境下的劣化规律,进行了周期为1年的单筋拉拔试验。试验考虑了2种植筋深度、7种劣化方案和5种劣化时长,共制作了280个试件。通过正交试验的方法实测了植筋试件的破坏形态和极限荷载,绘制了荷载-劣化时长曲线。试验结果表明,表面+侧面约束下,植筋试件破坏形式最为理想,受力情况最好,破坏发生在胶-混凝土界面;多种劣化因素作用下,泡盐水与持载耦合环境的试件其最大承载力下降程度最大;当植筋深度为120 mm、劣化时长为1年时,相对于室内干燥环境其最大承载力下降了53. 8%;对比单因素、双因素耦合以及三因素耦合情况下的最大承载力,可知水环境、氯离子、持续荷载的耦合作用对胶-混凝土界面的劣化作用最强;劣化时长相同时,植筋深度h在一定范围内,h越大植筋的最大承载力越大;室外环境下,最大承载力的衰减速率|k|呈现出季节性变化,夏冬两季的|k|值明显大于春秋两季。     

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.     

钢纤维砼与变形钢筋粘结性能的试验研究

论述了34个钢纤维砼和普通砼试件,在单调、重复和反复荷载下,与变形钢筋的粘结锚固性能的试验结果.试验表明,钢纤维砼具有较高的粘结强度,并可减小钢筋的滑移.在分析试验结果的基础上,提出了关于钢纤维砼粘结强度计算公式和钢筋设计锚固长度的建议.     

长期荷载和氯盐环境耦合作用对钢筋混凝土梁挠度的影响

准确预测侵蚀环境下在役钢筋混凝土梁的长期变形规律是保障其结构长期性能与耐久性能的重要方面。通过不同荷载水平与氯盐腐蚀环境耦合作用下钢筋混凝土梁的长期变形试验,研究了腐蚀环境下梁长期挠度增长的规律,采用ACI209R预测模型分析梁试件的长期挠度,并与试验结果进行对比。结果表明:在荷载-氯盐腐蚀环境下,试验梁的挠度持续增长。初期增长较快,10d后增长速率变慢,150d后进一步变缓,300d后由于腐蚀程度增大,挠度发展又出现增长加快趋势,耦合作用效果明显。荷载水平对腐蚀环境下混凝土构件的挠度变形影响明显,干湿交替环境使挠度发展出现波动趋势。由于ACI209R预测模型未考虑钢筋锈蚀的影响,其计算结果并不能与试验结果完全吻合。     

腐蚀与荷载耦合作用下混凝土柱徐变机理研究

为了研究腐蚀与荷载耦合作用下钢筋混凝土柱的徐变行为,分别对轴压、小偏压和大偏压3种受力状态的钢筋混凝土柱进行了腐蚀与荷载共同作用下的长期性能试验,并结合试验提出了不同钢筋锈蚀状况下的理论徐变修正模型.研究结果表明：钢筋混凝土柱在相同受力状态下,当钢筋轻度腐蚀时的混凝土徐变略低于未锈蚀试件;当钢筋为重度腐蚀时,相较于未锈蚀试件,混凝土徐变出现了较大增长;经验证,实测值与模型理论值吻合较好.     

冻融对PVA纤维水泥基氯离子结合能力的影响

试验研究冻融对PVA纤维水泥基氯离子结合能力的影响.试验采用400mm×100mm×100mm的长方体试件,以质量分数为3.5%的氯化钠溶液作为侵蚀溶液,在荷载作用、氯盐侵蚀、冻融循环共同作用下,通过试验研究,理论分析,模型校验的方法,得到自由氯离子浓度与总氯子浓度和结合氯离子浓度之间的关系.试验结果表明:结合氯离子的浓度随着冻融次数的增加而增加,随着纤维掺量的变化没有明显的变化;结合氯离子浓度与自由氯离子浓度总体呈线性增长趋势,预测模型符合试验结果.该模型可用于实际试验中用来分析结合氯离子与自由氯离子的关系.     

复杂环境下CFRP加固高强混凝土梁力学性能研究

目的研究持续荷载、冻融循环、干湿交替共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土梁的抗弯性能和退化规律.方法利用自制的持载设备给加固梁施加持续荷载并经过冻融和干湿腐蚀后,通过四点弯曲破坏试验分析持载等级、冻融次数及干湿次数对试验梁耐久性的影响.结果相较于参照梁,环境作用后的试件的开裂荷载与剥离荷载都有了不同程度的下降.冻融、干湿耦合条件下的试验梁的承载性能弱于只有持续荷载作用时的试验梁,持载、冻融、干湿共同作用时梁的剥离荷载变得更低.经过长时间的复杂环境作用,试验梁的极限挠度变化规律不明显,发生剥离时对应的挠度逐渐减小.结论冻融与干湿耦合作用下,试验梁的力学性能发生了退化,持续荷载的存在进一步加剧了试验梁的损伤程度.     

荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土柱退化过程分析

针对荷载与环境因素耦合作用下钢筋混凝土柱承载性能退化及柱截面应力重分布问题,以受轴压荷载和硫酸盐、氯盐侵蚀耦合作用的钢筋混凝土柱为研究对象,根据硫酸盐侵蚀混凝土损伤机理,建立了基于Kent-Park模型的混凝土腐蚀损伤本构模型。基于氯盐导致的钢筋锈蚀机理,给出了混凝土内锈蚀钢筋有效截面积的计算公式。最后,采用纤维网格法建立了荷载与硫酸盐、氯盐耦合作用下钢筋混凝土柱承载力和柱截面应力的计算方法,并进行了数值分析。结果表明,在荷载-环境耦合作用过程中,钢筋混凝土柱承载力逐渐减小,且柱截面应力发生了重分布现象,钢筋和未腐蚀混凝土的应力随腐蚀时间的增加而增大,而腐蚀后的混凝土应力由表及里逐渐增加。     

三因素作用下混凝土耐久性试验研究

利用自制加载装置,研究硫酸盐侵蚀、干湿循环和弯曲荷载耦合作用时混凝土的损伤劣化规律.试验结果表明:弯曲荷载加速了硫酸盐对混凝土的侵蚀作用;在1年内,干湿循环对硫酸盐侵蚀混凝土的影响不明显;混凝土试件接近破坏时,重量稍有增加.钢纤维对混凝土重量损失影响不大,其主要作用是减缓混凝土相对动弹性模量的降低,并随钢纤维体积率增大而效果更佳.粉煤灰有利于提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力.     

电脉冲下矿物掺合料对砂浆硫酸盐侵蚀的影响

通过对掺与不掺矿物掺合料的水泥砂浆分别在电脉冲和浸泡条件下进行外观和强度比较,研究了电脉冲作用下矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜和能谱仪对试件内部进行了微观结构分析.试验结果表明:电脉冲加速了外部SO_4~(2-)向砂浆内部迁移,SO_4~(2-)与水泥水化产物反应生成大量钙矾石,使得试件短时间内出现明显的开裂、脱落以及强度损失;矿物掺合料改善了砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越高改善效果越明显,然而在电脉冲作用下掺矿物掺合料的砂浆仍受到明显的硫酸盐侵蚀.可见,电脉冲加速了硫酸盐侵蚀,这为快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能提供了新的思路.     

往复荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结滑移劣化模型

基于已有往复荷载下未锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,考虑了钢筋锈蚀的影响,从细观的角度对粘结滑移外包线、粘结强度衰减系数、摩擦粘结强度衰减系数、反向粘结强度以及残余粘结强度和其所对应的滑移值进行了理论上的推导和修正,提出了低周往复荷载下考虑循环劣化的锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,将理论所得的数据和已有实验数据进行对比,结果吻合较好.研究结果对考虑钢筋锈蚀条件下混凝土构件的抗震性能有参考价值.     

纤维布与混凝土间的粘结耐久性试验研究

设计制作了纤维布与混凝土间双剪粘结试件 2 7个 ,正拉粘结试件 5 4个 .在分别完成pH值为 4和 12的酸、碱介质中的 0～ 2 5 0 0h加速腐蚀后 ,进行了静力单调荷载下的双剪试验和正拉试验 .在试验结果对比分析的基础上 ,研究了酸碱环境下纤维布与混凝土之间的剪切和正拉粘结强度随时间变化的规律 .研究表明 ,酸性介质对粘结强度的影响较明显一些 ;相对于正拉粘结强度 ,腐蚀介质对剪切粘结强度的影响较为显著 .在本试验条件下 ,试验中采用的复合纤维布与混凝土之间的粘结具有足够的耐酸碱腐蚀能力 ,可以满足混凝土结构的修复和补强加固要求 .     

冻融循环作用后钢筋与混凝土粘结性能试验研究

试验研究了3种螺纹钢筋和1种光圆钢筋在经受0、15、30和50次冻融循环作用后,混凝土粘结性能的变化,得到了冻融循环作用后拔出荷载与钢筋滑移量的关系曲线,分析了4种钢筋遭受冻融循环作用后的粘结性能变化规律.结合拔出试验试件的破坏形态和混凝土冻融破坏机理,分别探讨了光圆钢筋和螺纹钢筋与混凝土在冻融循环作用后粘结性能的退化机理.冻融循环作用后,钢筋与混凝土粘结性能下降,峰值荷载减小,钢筋的峰值滑移量增加.