冻融损伤下钢纤维煤矸石混凝土的毛细吸水性能

通过冻融循环试验和毛细吸水试验,开展了冻融损伤对钢纤维煤矸石混凝土(SFRCGC)毛细吸水的影响研究,分析了钢纤维掺量和冻融循环次数对SFRCGC毛细吸水性能的影响,建立了冻融损伤下SFRCGC累积毛细吸水高度预测模型。研究结果表明:不考虑冻融损伤时,与未掺加钢纤维的煤矸石混凝土相比,1.0%钢纤维掺量对SFRCGC的累积毛细吸水质量有明显的减少作用,而1.5%和0.5%钢纤维掺量加大了SFRCGC的吸水质量;考虑冻融损伤时,1.0%钢纤维掺量SFRCGC的吸水质量仅次于0%钢纤维掺量;1.0%钢纤维掺量效果较好。此外,随着冻融损伤的增加SFRCGC的累积毛细吸水高度近似呈线性增加。利用回归分析建立了冻融损伤下SFRCGC的累积毛细吸水高度预测模型,可为SFRCGC抗冻性的进一步研究提供参考。     

带疲劳损伤的钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

钢-混凝土组合梁在桥梁结构中应用广泛.车辆荷载会造成组合梁疲劳损伤的不断累积,从而对结构安全产生不利影响.为了研究疲劳损伤对钢-混凝土组合梁受力性能的影响,对7根组合梁试件开展了单调静力加载试验,其中5根组合梁试件在开展静力试验前经历了100万次的等幅疲劳加载.试验结果表明:在经历100万次的疲劳加载后,疲劳损伤会导致组合梁的极限变形能力降低,但组合梁的延性系数仍大于4.6,最终破坏形态均属于弯曲破坏;疲劳加载使钢材发生了强化效应,组合梁的屈服荷载均有所提高;部分抗剪连接组合梁的极限承载能力普遍降低,最大降幅约为初始极限承载力的7.3%;在抗剪连接程度相同的情况下,采用直径13或16 mm栓钉对组合梁的极限承载力无明显影响.     

高持续荷载下混凝土徐变和损伤耦合机理

为研究混凝土在高持续荷载作用下徐变和损伤的耦合机理.采用加卸载、碱骨料及高温烘烤获得了带不同初始损伤的混凝土,并开展了损伤混凝土在不同应力水平高持续荷载下的徐变试验,分析了混凝土徐变变形和损伤随持荷时间的变化规律,研究了单调加载和持续荷载下材料内部损伤演化和应变能累积的关系.结果 表明:混凝土在长期荷载作用下损伤随徐变应变增加而增大,在损伤稳定发展阶段徐变应变与损伤基本呈线性关系.混凝土在不同荷载形式下应变能和损伤的演化关系相同,可以通过混凝土单轴损伤-应变能关系来表征高持续荷载下徐变和损伤的耦合关系.研究成果可以为长期荷载下混凝土结构分析提供参考.     

活性粉末混凝土的疲劳损伤研究

为了探明活性粉末混凝土的疲劳损伤机理,建立疲劳损伤模型,设计了4种不同应力水平下活性粉末混凝土棱柱体试件的疲劳试验,观察了试件的破坏模式和宏观裂纹的演变过程,测量了加载过程中的纵向应变.研究表明,活性粉末混凝土的疲劳损伤可分为三个阶段,且只有当荷载循环次数超过一定阈值时才会发生宏观疲劳损伤;采用累积残余塑性应变定义了活性粉末混凝土的损伤,根据试验数据得到疲劳损伤曲线;利用损伤力学理论建立了活性粉末混凝土的疲劳损伤演化模型,确定了模型参数,模型表达合理, 形式简单,便于工程应用.     

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.     

混凝土硫酸盐腐蚀损伤的声波与声发射变化特征及机理

试验模拟干湿循环作用下混凝土受10%(质量分数)硫酸钠溶液侵蚀的腐蚀环境,测试和分析硫酸盐不同侵蚀时期混凝土单轴压缩试验时波速和声发射的变化特征。采用环境扫描电镜和能谱仪进行微观观测并结合X射线衍射测试手段分析受蚀混凝土的损伤机理。结果表明：受侵蚀60 d和80 d的试件加载初期会有较明显的压密阶段,试件受硫酸盐侵蚀和干湿循环作用愈久,加载中波速急剧下降的突变点愈提前;受蚀40 d以上的试件加载中声发射事件活跃区间较集中,在腐蚀产生的缺陷和薄弱位置容易出现应力集中和能量集中释放,声发射事件数量急剧上升的突变点提前。通过数学模型以声发射累积振铃计数为损伤变量建立损伤模型可以表征混凝土中环境腐蚀、荷载及损伤之间的作用关系。腐蚀阶段钙矾石与石膏的膨胀作用和硫酸钠的结晶压在试件内部形成微破损,受蚀混凝土表现出不同宏观性能。     

钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估

为研究地震作用下钢管混凝土柱-钢梁错层节点的地震损伤演化规律,进行了8个钢管混凝土柱-钢梁错层节点的低周往复加载试验.基于低周往复加载试验的研究成果,研究了试件循环加载过程中变形和能量的非线性组合关系.从钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤破坏机理出发,提出适合于钢管混凝土柱-钢梁错层节点的双参数地震损伤模型.通过低周往复加载试验得到数据,基于双参数地震损伤模型,计算其地震损伤指数,定量地描述钢管混凝土柱-钢梁错层节点在地震作用下的损伤演化规律.对钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估,分析了轴压比、错开高度和剪压比对错层节点地震损伤的影响.发现轴压比小的试件在损伤过程中会有所提前,累积损伤比轴压比大的试件大,错开高度大的试件的损伤发展与累积大于错开高度小的试件,剪压比大的试件的累积损伤大于剪压比小的试件.     

不同尺寸混凝土试件受压状态下超声波传播特性研究

研究了不同尺寸混凝土试件在单轴压应力作用下,超声波波速的变化规律.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80 mm的棱柱体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为25 cm×25 cm×50 cm、15 cm×15 cm×30 cm、10 cm×10 cm×20 cm.通过试验首先得到了加载过程中波速变化与应力水平的关系,然后基于超声波波速定义了损伤变量以评价加载过程中混凝土的损伤程度,并且根据试验提出了一种使用超声波法估测复杂应力下混凝土裂缝开展的方法.试验分析表明,混凝土内超声波衰减规律与骨料尺寸和数量以及试件尺寸等因素有关,所得结论对于评估大体积混凝土结构在复杂应力条件下损伤演变具有一定的应用价值.     

钢砼组合结构PBH剪力键疲劳试验及损伤规律

基于PBL剪力键,提出了适用于钢箱砼组合桥梁的PBH剪力键。以PBH(perfobond hoop)剪力键疲劳损伤规律为研究目标,开展5组12个PBH剪力键静载及疲劳推出试验。基于试验数据,对比静载试验和疲劳试验的累积滑移曲线规律,分析疲劳加载荷载比对试件疲劳寿命影响,利用裂缝开展过程分析PBH剪力键疲劳损伤发展历程。研究表明:PBH剪力键疲劳破坏与静载破坏的规律性类似;荷载比对PBH疲劳损伤过程及寿命影响较大;PBH剪力键的疲劳损伤累积滑移主要由混凝土榫的破碎、迁移造成。     

钢砼组合结构PBH剪力键疲劳试验及疲劳损伤规律研究

基于PBL剪力键,提出了适用于钢箱砼组合桥梁的PBH剪力键。以PBH剪力键疲劳损伤规律为研究目标,开展5组12个PBH剪力键静载及疲劳推出试验。基于试验数据,对比静载试验和疲劳试验的累积滑移曲线规律,分析疲劳加载荷载比对试件疲劳寿命影响,利用裂缝开展过程分析PBH剪力键疲劳损伤发展历程。研究表明：PBH剪力键疲劳破坏与静载破坏的规律性类似;荷载比对PBH疲劳损伤过程及寿命影响较大;PBH剪力键的疲劳损伤累积滑移主要由混凝土榫的破碎、迁移造成。     

冻融循环作用下混凝土毛细孔结构的劣化机制

研究冻融循环作用下混凝土毛细孔结构的演变规律,并与吸水性及宏观性能相结合,探索毛细孔结构的劣化机制及其对混凝土宏观性能的影响规律.结果表明:水饱和状态是造成冻融循环过程中混凝土孔结构改变的重要因素;利用混凝土毛细吸水系数能够较为明确地反映冻融循环作用下混凝土内部结构的改变;毛细吸水系数初值和增长速率是表征毛细孔结构演变规律的关键参数,毛细吸水系数越大,冻融循环后混凝土强度越低.     

基于正交试验下水温对泡沫混凝土性能的影响

为了排除多因素对试验结果产生的误差,研究了不同用水温度对泡沫混凝土性能和内部孔隙的影响,设置正交试验(三因素三水平)得出最佳的水胶比为0.6、粉煤灰最佳掺量为15％,胶粉最佳掺量为2％.在此基础上设置七个不同的水温温度(15、20、25、30、35、40、45℃),通过采集泡沫混凝土试件抗压强度、干密度、吸水率试验数据...     

混凝土含水率对强度影响的试验

通过浸泡时间不同,改变混凝土试块的含水率,测试不同混凝土试块的含水率,并研究含水率变化对试块抗压强度影响的规律.研究表明:混凝土标号越高,饱和含水率越小;试块的面积体积比越小,饱和含水率越小;含水率未达1%时,属于表面吸水,对试块的抗压强度影响不明显;同样标号的混凝土试块,其测试抗压强度随着含水率的增高而降低,自然养护的试块,其测试抗压强度随着含水率的增大下降的速度大于标准养护试块.     

陶粒在早期混凝土中的吸水返水特性研究

采用U型管微压测定装置,研究了不同类型、不同预湿程度和不同掺量的陶粒在总水灰比相同,1 d龄期混凝土中的吸水返水变化规律.研究结果表明,陶粒吸水返水过程与陶粒类型、预湿程度密切相关,受陶粒掺量的影响很小;当陶粒类型相同时,预湿程度越高,陶粒在混凝土中的吸水能力越弱;当预湿程度相同时,对于无预湿陶粒,吸水率大的陶粒吸水能力较强;对于有预湿陶粒(1 h或24 h),吸水率大的陶粒吸水能力较弱.     

围压下裂纹中自由水影响混凝土力学性能的机理

为了研究围压和混凝土裂纹中自由水对混凝土材料静、动力宏观力学性能的影响,根据混凝土材料的细观结构、不同围压水平下混凝土的宏观破坏现象及混凝土中微裂纹的扩展和串接规律,揭示了围压下混凝土的破坏过程和破坏机理。通过对混凝土体积变形和裂纹扩展速度的讨论,得到了静动力荷载条件下自由水的有害及有益作用,利用断裂力学,考虑主控裂纹之间的相互影响、围压及自由水的不同作用、裂纹扩展速度对应力强度因子的影响,建立了低围压下混凝土的静、动力抗压强度模型。模型的计算结果与宏观试验现象较为一致。     

围压下裂纹中自由水影响混凝土力学性能的机理

为了研究围压和混凝土裂纹中自由水对混凝土材料静、动力宏观力学性能的影响,根据混凝土材料的细观结构、不同围压水平下混凝土的宏观破坏现象及混凝土中微裂纹的扩展和串接规律,揭示了围压下混凝土的破坏过程和破坏机理。通过对混凝土体积变形和裂纹扩展速度的讨论,得到了静动力荷载条件下自由水的有害及有益作用,利用断裂力学,考虑主控裂纹之间的相互影响、围压及自由水的不同作用、裂纹扩展速度对应力强度因子的影响,建立了低围压下混凝土的静、动力抗压强度模型。模型的计算结果与宏观试验现象较为一致。     

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。     

粗粒盐渍土水盐迁移试验研究

为探究粗粒盐渍土水盐迁移特性,通过室内试验开展了不同细粒含量和盐分供给源的水盐迁移及时空分布特性研究.结果表明:粗粒土中细粒含量不同,盐溶液和盐渍土两种盐分供给源有不同的迁移规律.随细粒含量增加盐溶液供给源水盐迁移量逐渐减小,迁移速率最快的为10%细粒含量的土柱.随细粒含量增加盐渍土供给源短期水分迁移高度增加,整个土柱盐分迁移量增大,盐分迁移最显著的是30%细粒含量的土柱.因此粗粒盐渍土地区道路工程宜通过控制细粒土含量来抑制粗粒盐渍土水盐迁移.     

再生骨料性质与原生混凝土强度等级的关系

依据《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ52—2006）研究原生混凝土强度等级与再生骨料性质的关系．结果表明：当原生混凝土强度等级低于C40时,原生混凝土强度等级对再生骨料表观密度影响不大．再生骨料吸水率与砂浆含量随原生混凝土强度等级升高分别呈相关性很好的指数式与线性降低．而当原生混凝土强度等级不同时,影响再生骨料吸水率的主要因素为再生骨料的砂浆含量与表观密度,二者影响程度之比为1. 5．因此,制备高性能的再生骨料混凝土宜采用较高强度等级的废弃混凝土制备再生骨料．原生混凝土强度等级应为再生骨料质量分类考核指标之一．     

碳化作用下混凝土的微生物表面处理

利用脲解型微生物的成矿效应对碳化后的混凝土表面进行处理.测试了处理后混凝土的毛细吸水、抗水渗透和快速氯离子渗透性,并测定了表面接触角,综合分析了表面产物的微观形貌和组成.结果表明,碳化和微生物表面处理均能提高混凝土抗渗性能并降低吸水性,后者形成了粗大的方解石晶体并紧密附着在混凝土表面.碳化并不影响微生物成矿产物的晶型和形貌,然而是否碳化却对微生物表面处理后混凝土的吸水和抗渗行为有不同的作用规律.碳化后再进行微生物表面处理,混凝土表层吸水系数的降低幅度相比未碳化直接处理更高,其主要原因在于微生物表面处理能够改善碳化所带来的亲水问题.