轴拉荷载作用下粉煤灰混凝土碳化性能研究

研究通过自行研制的长期轴拉持载装置,对不同掺量的粉煤灰混凝土进行短期及长期轴拉荷载下的碳化试验,探讨不同荷载水平的短期加载及长期持载形式对混凝土碳化的影响,进一步分析拉、压荷载对混凝土碳化性能影响的区别。结果表明:在各碳化龄期,不同掺量粉煤灰混凝土碳化深度均随荷载水平的增加而增大;长期持载较短期加载对粉煤灰混凝土的抗碳化性能更为不利;粉煤灰掺量低于30%时,轴拉荷载下的碳化深度大于轴压荷载下的碳化深度,当粉煤灰掺量达到40%,应力水平超过20%时,轴压荷载较轴拉荷载对混凝土的抗碳化性能更为不利。     

轴压荷载作用下粉煤灰混凝土抗冻性研究

本研究利用自行研制的长期轴压加载装置,对不同掺量的粉煤灰混凝土施加以0%,30%,50%和70%比例的轴压极限荷载,进行长期轴压荷载下的抗冻性试验,分析不同轴压荷载对粉煤灰混凝土抗冻性能的影响。研究结果表明:当应力比低于30%时,对混凝土抗冻性能影响不大,甚至会对其抗冻性产生有利影响;当应力比低于50%时,冻融损伤速率逐渐加快;当应力比为70%时,抵抗冻融破坏能力明显下降。轴压应力比在低于50%时混凝土才能表现出较好的抗冻性。     

弯曲荷载作用下粉煤灰混凝土抗盐冻性能研究

为研究弯曲荷载作用下粉煤灰混凝土的抗盐冻性能,本文设计制作了不同粉煤灰掺量的钢筋混凝土试块在3.5%NaCl溶液中进行的快速冻融循环试验,对其施加不同水平的弯曲荷载,通过测量损伤后试块的动弹性模量,分析粉煤灰掺量以及弯曲荷载对混凝土试块盐冻损伤的影响。研究结果表明:粉煤灰掺量为20%时可有效改善混凝土的抗盐冻性能;弯曲荷载加剧了粉煤灰混凝土的盐冻损伤。     

单掺掺合料对C25混凝土碳化性能影响

选用常用掺合料Ⅱ级粉煤灰和S95矿粉,采用加速碳化试验方法,研究了单掺掺合料对C25混凝土碳化性能影响。研究结果表明:(1)C25混凝土不同龄期加速碳化深度随着粉煤灰掺量增加,总体的变化规律基本一致;当矿粉掺量增加时,C25混凝土各龄期得加速碳化深度的变化规律不完全相同。(2)相同龄期不同粉煤灰(或矿粉)掺量的C25混凝土加速碳化深度相差不大,且同属于现行预拌混凝土标准中T-IV抗碳化性能等级;在单掺掺合料混凝土中,编号50S28d加速碳化深度最低。(3)针对28d加速碳化深度低的配合比进行了经济分析,编号40S不仅具有较低的28d加速碳化深度,而且单方成本最低。     

粉煤灰对混凝土抗冻及抗硫酸盐性能的影响

【目的】研究冻融循环与硫酸盐侵蚀双因素作用下粉煤灰对混凝土耐久性的影响机理,为粉煤灰在耐久性混凝土工程中的应用提供依据。【方法】将粉煤灰掺量(质量分数)为15%,25%,35%的混凝土在质量分数5.0%硫酸钠溶液中进行单一冻融循环试验、单一硫酸盐侵蚀试验及冻融循环+硫酸盐侵蚀交替试验,分析混凝土的质量损失率及相对动弹模量的变化规律和特点。【结果】粉煤灰掺量对混凝土抗冻及抗硫酸盐侵蚀具有一定的影响,混凝土的最优粉煤灰掺量为25%。在此掺量下经过6次冻融循环与硫酸盐侵蚀交替试验后,试件的质量损失率为0.72%,相对动弹模量为80.27%;相比粉煤灰掺量为15%,35%的混凝土试件,其质量损失率分别减少0.23%,0.38%,相对动弹模量分别增加2.38%,4.95%,表明粉煤灰可以提高混凝土的抗冻及抗硫酸盐侵蚀性能,并且在一定范围内随着粉煤灰掺量的增大而提高。冻融破坏与硫酸盐侵蚀交替循环下,这两种破坏相互影响,相互促进。【结论】掺加25%的粉煤灰可以有效提高混凝土的耐久性。     

轴向应力作用下再生混凝土碳化性能研究

本文通过对再生混凝土试块进行不同轴向应力作用下的快速碳化试验，探讨轴向应力水平及再生粗骨料质量取代率对再生混凝土碳化性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）研究再生混凝土在轴向应力-碳化作用下微观结构的变化规律。研究结果表明：再生粗骨料取代率的增大会加剧混凝土的碳化损伤，随着碳化龄期的增加，这种影响逐渐减弱；再生混凝土的碳化速率随着碳化龄期的增加而降低；轴压应力抑制了再生混凝土的碳化损伤，轴拉应力加剧了再生混凝土的碳化损伤；观察扫描电镜图像发现，相比于单一碳化作用，在轴压应力-碳化作用下，再生混凝土内部结构较为致密，在轴拉应力-碳化作用下，再生混凝土内部形成贯通裂缝。为了量化轴向荷载作用对再生混凝土碳化的影响，定义了轴向应力影响系数。     

弯曲应力下钢筋混凝土碳化性能数值模拟分析

本试验以弯曲应力下钢筋混凝土构件的快速碳化试验为依据,探讨弯曲应力水平和粉煤灰掺量对构件碳化损伤的影响,建立两者对钢混构件碳化速度的影响公式。以此为基础,引入粉煤灰掺量、弯曲应力水平影响因子,完善弯曲应力下混凝土碳化模型方程,利用ANSYS软件对受弯的钢筋混凝土构件碳化过程进行数值模拟分析。模拟结果与试验中混凝土碳化规律相符,证明该方法的科学性,并寻找出碳化深度和锋面CO_2浓度关系式,为混凝土碳化数值分析提供了合理的依据。     

油菜秸秆纤维混凝土抗碳化性能的试验研究

运用正交试验,制作油菜秸秆纤维混凝土试件,探究水灰比(0.45、0.50、0.55、0.60)、油菜秸秆纤维长度(15~20、>20~25、>25~30、>30~35 mm)和秸秆纤维体积掺量(0.50%、1.00%、1.50%、2.00%)对油菜秸秆纤维混凝土抗碳化性能的影响。极差分析结果表明,3因素对油菜秸秆混凝土抗碳化性能影响的大小依次为水灰比、秸秆纤维长度、秸秆纤维体积掺量,最优组合为水灰比0.45、秸秆纤维长度为>30~35 mm、秸秆纤维体积掺量1.50%。取最优水平组试件作电镜扫描观察,发现油菜秸秆纤维的掺入,能够改善水泥浆体内部孔隙结构,使混凝土碳化深度最多可减小35.31%,从而提高混凝土的抗碳化性能。采用最小二乘法回归分析建立的油菜秸秆纤维混凝土碳化深度预测模型,验证离散系数接近0.05。     

冲击荷载下油菜秸秆灰分混凝土的动态力学性质

运用直径80 mm分离式霍普金森压杆试验设备,研究油菜秸秆灰分掺量分别为10%、15%、20%、25%的混凝土在0.30、0.45、0.65 MPa冲击加载气压下的动态力学性质。结果表明:油菜秸秆灰分混凝土的应变率与试件加载气压呈正相关关系;峰值应力随加载气压的提高而增大,油菜秸秆灰分掺量为10%的混凝土在不同加载气压下的峰值应力变化率最大,其变化率高达63.63%;在同一加载气压下,油菜秸秆灰分混凝土峰值应力随灰分掺量的增加而减小;相比对照混凝土峰值应力,10%掺量混凝土最大,其峰值应力大于对照混凝土,而其他掺量油菜秸秆灰分混凝土峰值应力均低于对照混凝土,油菜秸秆灰分掺量10%的混凝土的动态承载力最优。     

添加生石灰粉对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响

【目的】研究不同掺量粉煤灰、不同生石灰粉量对混凝土拌合物和易性及强度的影响.【方法】通过对照组与不同处理组的对比实验,研究添加生石灰粉对粉煤灰混凝土拌合物和易性及立方体试件抗压强度的影响.【结果】当混凝土中粉煤灰取代水泥量超过45%,在混凝土拌和物中掺入一定量的生石灰粉时,在明显减少拌合物用水量的情况下仍能保证混凝土拌合物和易性;同时发现在不同龄期、不同掺量粉煤灰对混凝土强度的影响不同.当混凝土中粉煤灰取代量增大、生石灰粉掺入量也相应增大时,在保证混凝土拌合物和易性的情况下可减少拌合物用水量;同时,粉煤灰对混凝土设计强度值降低的影响也将逐渐减弱;当粉煤灰掺量为60%～65%、生石灰粉掺量在5%～6%时,其60、90d的抗压强度可达到同等配合比下水泥混凝土的水平.【结论】在施工中可加大混凝土中粉煤灰的应用量,提高工业废渣的利用率,达到节能减排的目的;同时,还能大幅度降低混凝土工程的成本,具有较好的经济和社会效益.     

往复水平荷载下钢管再生混凝土柱的抗震性能试验

为研究方钢管再生混凝土柱在往复水平荷载作用下的抗震性能,基于现行设计规范,制作了4根方钢管再生混凝土试件进行拟静力加载试验,研究了再生骨料替代率、含钢率和轴压比这3种参数对试件抗震性能的影响。通过观察各试件的破坏过程和破坏形态,分析其滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力及刚度退化规律发现：所有试件破坏形态都为柱脚的鼓曲破坏,与普通钢管混凝土柱相同;随着再生骨料替代率的上升,柱的极限承载力、延性系数及耗能能力都有所降低,但降幅不大;含钢率越大,柱的极限承载力明显提高,延性和耗能能力亦有所增加,抗震性能显著增强;轴压比对柱的极限承载力和延性有一定程度影响,轴压比越大,极限承载力越大,延性反而越差;从承载力、延性及耗能能力来看,在合理的轴压比和含钢率的前提下,方钢管再生混凝土柱具有较好的抗震性能,可用于抗震设防区。     

路面结构极限承载能力分析

针对某公路路面的早期损坏,进行了超载车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的调查.基于实际轴载的作用图式,分别应用弹性层状体系理论和弹性薄板理论有限元法分析了重荷载作用下,该公路沥青路面和水泥混凝土路面结构的力学响应.按照起决定作用的各结构层材料抗拉强度确定两种路面结构类型的极限承载能力,初步建立了分析路面结构极限承载能力的方法.分析结果表明,沥青路面早期损坏的根本原因是过大轴载对路面结构的一次性加载破坏,而不是轴载重复作用的疲劳破坏,按现行规范设计确定的水泥混凝土路面结构的极限承载能力明显高于沥青路面结构的极限承载能力.     

掺不同类型减水剂粉煤灰混凝土的配合比设计

通过试验研究了早强减水剂和高效减水剂对掺粉煤灰不同强度等级混凝土和易性和抗压强度的影响,研究表明:混凝土中掺入早强减水剂量在0～1%时,混凝土早期强度明显提高,后期强度也有所增大;当粉煤灰掺量为20%、早强减水剂为0.8%时混凝土强度最大;当混凝土中掺入粉煤灰和高效减水剂时,粉煤灰掺量为25%,高效减水剂掺量为1.0%时混凝土强度最大;从而得出了掺不同类型减水剂粉煤灰混凝土的最佳配合比。     

改性玄武岩纤维混凝土的力学与变形性能及微观机理研究

为了改善玄武岩纤维混凝土材料的强度和收缩性能,本文采用了玄武岩纤维、芒硝、粉煤灰、脱硫石膏作为外掺料进行混凝土的配制,并按照正交实验的方法确定不同材料的最佳配合比例,最后开展XRD半定量分析与SEM扫描电镜实验对改性混凝土的微观结构进行了探测。结果表明:改性外掺料的等质量替代水泥的最佳配合比为:粉煤灰掺量10%、脱硫石膏掺量8%、芒硝掺量0.5%以及玄武岩纤维掺1.5%;经过复合材料改性后混凝土的抗折强度和抗压强度分别提高了0.48和2.1倍;干缩率减小了0.56倍;从SEM图像中观察到材料中有大量水化凝胶产物包裹玄武岩纤维,粉煤灰和石膏颗粒填充在孔隙中,矿物水化程度和微观结构的变化是改性玄武岩纤维混凝土材料收缩性和强度增强的根本原因。     

激发剂对钢渣混凝土性能的影响

在前期对激发剂掺量进行筛选的基础上,选用4%Na_2SO_4、1%NaOH、1%Na_2SiO_33种激发剂以单掺掺量进行两两双掺及三掺,分别加入到以20%钢渣粉、50%钢渣砂和30%钢渣石替代的基准钢渣混凝土中。通过将掺入不同激发剂的钢渣混凝土和普通混凝土分别养护3、7、28d,测定钢渣混凝土的抗压强度及其差异值,比较不同龄期活性激发钢渣混凝土的抗压强度,并对抗压强度较高的一组钢渣混凝土进行抗硫酸盐侵蚀试验,分析钢渣混凝土在4个月侵蚀期内的抗侵蚀性能。研究表明,激发剂能显著提高钢渣的活性,从而提高钢渣混凝土的强度;单掺1%NaOH对钢渣混凝土的激发效果最明显,其养护28d强度甚至超过了普通混凝土强度。不同激发剂作用下钢渣混凝土在养护28d时,抗压强度表现差异明显,且将3种激发剂复掺时配置的钢渣混凝土效果最好,与未掺入激发剂的钢渣混凝土相比其养护28d强度的增长效应值达到了23.4%。不同激发剂的加入对钢渣混凝土抗侵蚀性能影响不同,但总体上对抗侵蚀性能有帮助。     

丙烯酸脂共聚乳液改性水泥砂浆性能的试验研究

 聚合物改性水泥砂浆的抗拉强度、粘结强度、抗渗和抗碳化性能明显优于普通水泥砂浆，适宜混凝土结构表面的补强和修补。本试验选用聚合物-丙烯酸酯共聚乳液作为水泥添加剂，分析研究了不同乳液掺量下水泥砂浆的性能，由此得出乳液掺量对水泥砂浆性能影响的规律，为此聚合物改性水泥砂浆的应用提供了理论依据。     

大骨料混凝土冻融循环后单轴动态抗拉性能试验研究

针对寒冷地区水工混凝土结构受冻融循环和动荷载作用后会影响其混凝土力学性能,采用混凝土自动快速冻融机进行大骨料混凝土抗冻性试验,再利用大型电液伺服静动三轴试验设备对其进行单轴动态抗拉试验。基于试验数据分析了不同冻融循环次数下的大骨料混凝土的破坏形态和质量损失率及单轴抗拉强度、峰值应力点的应变随冻融次数和应变速率的变化规律。结果表明,动态极限强度较静态极限强度提高的百分比随冻融循环次数增加呈降低趋势,冻融循环作用后单轴抗拉强度在应变速率为1×10~(-3)/s或1×10~(-2)/s时损失最多;在对试验结果分析的基础上建立了冻融循环和动态加载速率作用的大骨料混凝土单轴动态抗拉破坏准则。     

粉煤灰再生混凝土力学特性研究

为了减小建筑垃圾和尾矿的排放量,本文分别将粉煤灰和废弃混凝土加工后加入胶凝材料和粗骨料,制备粉煤灰再生混凝土材料,通过室内试验方法研究其立方体单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和坍落度力学特性,分析粉煤灰和再生骨料掺量对再生混凝土力学特性的影响规律。研究结果表明:1)适量的粉煤灰添加有助于提高再生混凝土的抗压强度;2)再生混凝土的抗拉强度随再生骨料掺量的增大而减小,但减小趋势不显著;3)粉煤灰再生混凝土的坍落度分别与粉煤灰和再生骨料掺量呈指数增长和线性减小关系。     

碳纤维布加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固方钢管混凝土柱的抗震性能,基于现行设计规范,按1∶2比例制作了3根方钢管混凝土柱试件模型,其中1根为对比试件,另外2根先经碳纤维布加固,再进行低周水平荷载破坏试验,考察了轴压比对碳纤维布加固效果的影响。试验结果表明,碳纤维布加固提高试件极限承载力幅度较小,但能明显改善试件的延性性能,提高其耗能能力,增强了抗震性能;轴压比对碳纤维布加固效果有一定影响,随着轴压比的增大,碳纤维布加固后的方钢管混凝土柱的极限承载力提高幅度越大,但位移延性系数提高率越小,耗能能力下降;从提高极限位移、延性和耗能能力来看,碳纤维布加固方钢管混凝土柱是一种有效的加固方法。     

粉煤灰和矿渣双掺混凝土弹性模量及抗渗性研究

【目的】分析粉煤灰、矿渣双掺混凝土的强度和抗渗性能,为渠道衬砌用混凝土的设计提供参考。【方法】以用于渠道衬砌的混凝土为研究对象,采用二次通用旋转组合设计,分析粉煤灰掺量(0,88,300,512和600 g/kg)和矿渣掺量(0,44,150,256和300 g/kg)对渠道衬砌用混凝土28 d弹性模量及抗渗性能的影响规律。【结果】粉煤灰对渠道衬砌用混凝土的弹性模量及抗渗性能的影响大于矿渣。随着粉煤灰和矿渣掺量的增加,渠道衬砌用混凝土的弹性模量先增大后减小,弹性模量大于2.97×10~4 MPa时的粉煤灰掺量为50～210 g/kg、矿渣掺量为200～270 g/kg,粉煤灰掺量为0、矿渣掺量为300 g/kg时,弹性模量取得最大值3.80×10~4 MPa;随着粉煤灰和矿渣掺量的增加,渠道衬砌用混凝土的相对渗透系数先减小后增大,相对渗透系数小于1.12×10~(-8) cm/s时,粉煤灰掺量为90～310 g/kg、矿渣掺量为100～210 g/kg,粉煤灰掺量为180 g/kg、矿渣掺量为150 g/kg时抗渗性最好,相对渗透系数值最小为0.77×10~(-8) cm/s。【结论】粉煤灰和矿渣复掺可以提高渠道衬砌混凝土的弹性模量和抗渗性能,且在大掺量下能满足经济性要求。