浅谈混凝土冻融破坏机理及防治措施

阐述国内外关于混凝土的冻融破坏机理,结合当前研究成果,介绍提高混凝土抗冻性的措施。     

浅析混凝土冻融破坏机理及防治对策

混凝土冻融破坏是我国北方高寒地区混凝土结构产生的主要病害。通过对混凝土冻融过程中破坏机理分析,在此基础上提出了混凝土冻融破坏防治对策,并结合耐久性规范对冻融混凝土结构耐久性设计进行了归纳和总结。     

混凝土耐久性损伤机理分析

混凝土耐久性损伤问题带来的经济损失十分巨大,近些年该课题已经引起了国内外的广泛关注。本文对各种因素导致混凝土结构损伤的机理进行了分析,可以为基于耐久性的结构设计和提高混凝土耐久性策略的制定提供依据。     

机场道面再生混凝土的抗冻性能及机理

为了研究机场道面再生混凝土的抗冻性能及其机理,采用掺加优质粉煤灰和高效外加剂的＂双掺＂技术路线,进行机场道面再生混凝土配合比设计和抗冻性能研究.根据机场道面再生混凝土抗冻试验结果和试件破坏现象,探讨了再生混凝土抗冻性能评价指标.从含气量、孔结构和微观结构等方面,对机场道面再生混凝土的抗冻机理进行了分析,建议寒冷地区道面再生混凝土含气量为5%～6%,在再生混凝土中掺入优质矿物外掺料,提高机场道面再生混凝土的抗冻性能.结果表明：所配制的机场道面再生混凝土抗冻等级高达F250,抗冻性能优于普通道面混凝土,满足道面设计规范要求.     

冻融损伤砂岩的能量演化及分段本构模型

为研究冻融砂岩受载过程中的损伤劣化规律,首先,对冻融0,25,50,75和100次的砂岩进行单轴压缩试验,获得不同冻融循环后损伤砂岩的应力-应变关系以及破坏模式;其次,基于能量演化及能量分配规律,分析不同冻融次数砂岩的损伤特性;最后,提出利用耗散能变化规律确定应力-应变曲线分段压密点的方法,建立冻融砂岩的分段损伤本构模型。研究结果表明：砂岩的强度和弹性模量随冻融次数增加而降低,砂岩的破坏模式逐渐由剪切破坏为主向张剪复合破坏转变;破坏后的裂纹数量逐渐增多,破坏表现为由脆性逐渐向延性破坏过渡;峰值应力处的总能量、弹性能、耗散能均随冻融次数增加,表现出“减小—增加—减小”三段式变化规律;弹性能耗比(耗散能与弹性能的比值)的最小值K_min是判断砂岩从稳定状态转向非稳定状态的重要标志,是冻融砂岩破裂前的预兆指标。基于冻融和受荷损伤因子,建立了考虑压密段的分段损伤本构模型,能够更合理地描述冻融损伤砂岩的变形破坏过程。     

混凝土疲劳损伤累积神经网络模型

针对混凝土疲劳累积损伤的发展受荷载、材料性质等多种因素影响、很难用显式的数学函数表达的难题，基于神经网络方法提出了一个考虑变幅疲劳的级数和加载顺序影响的混凝土疲劳损伤累积模型，采用神经网络技术描述了其与材料性能、荷载应力间复杂的非线性映射关系，准确反映了混凝土疲劳损伤演变的真实过程，并运用离散系统仿真原理构造了退凝土变幅疲劳寿命预测的智能化仿真系统．该系统可用于结构抗疲劳设计和疲劳可靠性分析、有损结构损伤评估及维修决策．     

掺矿渣生态多孔混凝土的冻融试验

用润湿状态下的快速冻融试验方法,对矿渣掺量分别为0%、10%、20%、30%的生态多孔混凝土进行了抗冻性能试验。分析了生态多孔混凝土强度损失率、相对动弹模量及质量损失率对抗冻性能的影响。试验结果表明:掺入矿渣试验组的质量损失率明显低于基准组;试验组的相对动弹性模量随矿渣掺量的增加先增后减,且均高于基准组,表明矿渣的掺入改善了生态多孔混凝土的相对动弹模量和质量损失,提高了生态多孔混凝土的抗冻性能;矿渣掺量为20%的生态多孔混凝土抗冻性能最佳。     

混凝土冻融损伤影响因素及本构模型的研究

近年来，水泥混凝土结构在大坝、桥梁、公路、海港、码头及海洋平台中得到了广泛的应用，混凝土结构的应用在未来仍将处于土木工程建设的主导地位。然而，混凝土并非如人们要求的那样耐久，由于混凝土耐久性不足而导致结构破坏的现象日益增多。位于北方地区的钢筋混凝土桥梁梁板和桥墩、公路路面及海洋平台混凝土结构、水工大坝迎水面和溢流坝面在运行一段时间后常出现混凝土剥落、整体物理力学性能下降等情况。     

一种延性材料的统计损伤演化模型

通过对微孔洞成核,成长过程的合理简化,建立了微孔洞演化的控制方程,得到了延性材料微孔洞数密度及损伤演伤方程的解析式。据此讨论了孔洞成核和成长对损伤演化的作用,为连续损伤理论的唯象描述提供了有参考价值的分析。提出了统计损伤与连续损伤理论相结合的损伤演化模型的锥形。     

冻融后预应力混凝土构件疲劳损伤模型

通过7根预应力混凝土梁进行不同冻融循环次数后的疲劳试验,研究冻融环境下构件由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律,试验结果表明冻融作用对构件在疲劳荷载下挠度的发展起加剧作用,且随着冻融次数增多作用愈明显.在冻融循环和疲劳荷载的共同作用下,试验梁的剩余刚度在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减规律,并且在第2阶段近似呈线性衰减,构件发生疲劳破坏时,其剩余刚度衰减至初始刚度的66%左右.根据损伤理论得到试验梁基于刚度衰减的累积损伤值D与循环寿命比n/Nf之间的关系模型,该模型考虑了冻融效应对疲劳累积损伤的影响,可为寒区预应力混凝土梁疲劳寿命预测提供有价值的参考.     

煤岩强度及变形特征的微细观损伤机理

利用MTS815.03电液伺服岩石力学试验系统和S250Mk3扫描电镜对三种煤岩性能及形貌进行分析观察,采用损伤力学分析方法对煤岩强度和变形特征的微细观机理进行了研究.结果表明,煤岩微细观损伤变量对其宏观力学参数影响很大,同为石炭二叠系兖州煤田的鲍店矿3煤和许厂矿3煤的原生损伤变量分别比新河矿3煤减少68·5%和50·6%,其单轴抗压强度分别增加224·8%和109·9%,弹性模量分别增加147·3%和66·9%.同时,随损伤变量减小,煤的单轴压缩破坏逐渐由塑性向脆性转变.煤岩宏观力学性质与其微细观损伤密切相关.     

用水改善混凝土力学性能的机理及工程应用

水在混凝土五大组分中易被忽视，水及其相转变与混凝土性能有着密切的内在联系。了解宏观、微观方面的作用，对于设计、配制不同条件下各种性能的混凝土是至关重要的。在工程实际中，由于水灰比过大，选择减水剂不当，导致结构混凝土不凝，其原因是游离水过剩，水泥水化停滞状态所致。可采取有效措施加以解决。     

基于冻融损伤抛物线模型的再生混凝土寿命预测

混凝土冻融损伤不仅会影响工程结构的外观与正常运行,还可能影响工程安全及耐久性,缩短工程的寿命.本文借助损伤力学原理,以相对动弹模量损失为损伤变量,提出了混凝土损伤抛物线模型,利用前人的研究结果对模型精度进行了验证.采用对比试验,分析了C40再生混凝土冻融损伤失效过程,利用损伤抛物线模型对再生混凝土寿命进行了预测.结果表明,损伤抛物线模型精度较高,满足工程应用的要求,再生混凝土的寿命可达到50年耐久性设计指标.     

引气再生混凝土抗冻耐久性试验与损伤模型

通过对再生粗骨料掺量为0、25%、50%、75%、100%的C30再生混凝土和C30引气再生混凝土进行抗冻耐久性试验,得到质量损失率、动弹性模量的性能指标在冻融循环过程中的变化规律。基于Aas-Jakobsen损伤模型,定义实际应力比的相对差值为损伤变量,以相对动弹性模量作为损伤变量来拟合抗冻性能参数α,并对得到的冻融损伤关系进行验证。结果表明:掺量为50%的再生混凝土和普通再生混凝土的抗冻性能相近,较其他掺量的更优;同时,在再生混凝土中添加引气剂,有利于改善抗冻性能。从损伤模型计算值与实测值来看,二者基本相符,验证了损伤模型的合理性。     

大掺量矿渣粉混凝土抗冻性能的研究

研究了用50%和70%(质量分数)矿渣粉替代硅酸盐水泥对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:大掺量矿渣粉混凝土能经受175～200次冻融循环。矿渣粉掺量为50%时,其抗冻性能甚至优于硅酸盐水泥混凝土。在掺量加大为70%但不掺外加剂的情况下,矿渣粉的掺入对混凝土的抗冻性也无明显的劣化作用。另外,掺用0.5%的FDN减水剂,对大掺量矿渣粉混凝土的抗冻性具有较好的改善作用,可以配制满足大部分南方建筑工程抗冻要求的混凝土。     

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。     

混凝土冻融损伤特性的神经网络研究

根据连续介质损伤力学理论,将混凝土的冻融损伤定义为抗压强度的劣化;研究在经历不同冻融循环次数后混凝土损伤的演化规律．首次运用RBF神经网络的理论和方法,建立了混凝土在不同冻融循环次数作用下抗压强度劣化的神经网络模型,对混凝土冻融损伤特性进行了研究．本文的工作为复杂应力状态下经受冻融循环作用的普通混凝土的损伤特性提供了一个崭新的研究途径．     

高强混凝土的连续损伤本构模型研究

基于高强混凝土的拉伸应力与应变全曲线及其特征点相对应参数，建立了拉伸损伤本构模型；通过理论分析提出了高强混凝土在二向与三向应力状态下拉、压两类损伤时的损伤耦合模型；根据混凝土结构总是拉裂破坏的事实，提出了用拉应变与损伤度双参量描述的损伤断裂准则，具有重要实用价值     

橡胶基软磁复合薄膜压磁性能机理模型的适应性研究

利用模压成型法制备了丁基橡胶压磁复合薄膜,并研究了粉体粒径和薄膜厚度对其压磁性能的影响规律。结果表明：复合薄膜的阻抗随着粉体粒径和薄膜厚度的减小而增大;阻抗变化幅度随着粉体粒径的减小呈现出先增大后减小的趋势,随着薄膜厚度的减小而减小。用复合薄膜的压磁性能的等效电路模型对实验结果进行了理论分析,所得结论与实验结果相符合。     

新型介孔材料M41S的合成机理及影响产物结构的因素

综述了新型介孔材料M41S合成机理的研究进，硅酸盐物种以液晶或胶束作模板剂形成介孔结构，可用液晶模板机理解释；硅酸盐物种与表面活性剂离子在较低浓度下形成六方堆积的介孔结构，可用协同模板机理解释。水热反应混合物组成、表面活性剂与硅酸盐摩尔比和酸碱性等对介孔产物的结构有很大影响。另外，讨论了影响孔径和稳定性的因素。