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复合材料学报 2023年第2期40卷 1015-1024页

作者：鲍玖文王云伟牟新宇张鹏于子浩赵铁军青岛理工大学土木工程学院青岛266033

采用干湿比为3∶1和质量分数为5wt%的NaCl溶液,开展了持压荷载与干湿循环共同作用下不同再生粗骨料取代率(r=0%、30%、50%、100%)混凝土的氯离子传输试验,分析了持压应力水平(λ_(c)=0.1、0.3、0.5)对氯盐侵蚀性能的影响。基于非饱和混... 详细信息

采用干湿比为3∶1和质量分数为5wt%的NaCl溶液,开展了持压荷载与干湿循环共同作用下不同再生粗骨料取代率(r=0%、30%、50%、100%)混凝土的氯离子传输试验,分析了持压应力水平(λ_(c)=0.1、0.3、0.5)对氯盐侵蚀性能的影响。基于非饱和混凝土的氯离子对流-扩散模型,提出了考虑应力水平和再生骨料取代率影响的水分和氯离子扩散系数模型,并验证了该模型的有效性。结果表明:相同再生粗骨料取代率的混凝土内自由氯离子含量、氯离子扩散系数和表面氯离子浓度均随应力水平的增加呈先减小后增大的趋势,同一应力水平下与再生粗骨料取代率呈正相关,再生粗骨料取代率为100%的试件承受0.1f_(c)、0.3f_(c)、0.5f_(c)(fc为再生混凝土(RAC)立方体抗压强度值)应力作用的氯离子扩散系数分别是无应力状态的0.97、0.88和1.48倍;所建立的持压荷载与干湿循环作用下RAC氯离子传输模型,为再生混凝土耐久性分析提供理论依据。

关键词：再生混凝土持压荷载干湿循环取代率氯离子传输

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持压荷载作用下单面盐冻混凝土-钢筋粘结性能的研究

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作者：孔政宇烟台大学

学位级别：硕士

我国北方冬季多严寒天气,而许多诸如撒除冰盐后的道路、近海结构、远洋建筑等位置的混凝土受到的并不是单纯的冻融损伤,而是与盐类侵蚀相耦合的盐冻损伤,且通常是作用于单一表面的。而目前相关领域的研究仍比较有限,为探究单面盐冻作用... 详细信息

我国北方冬季多严寒天气,而许多诸如撒除冰盐后的道路、近海结构、远洋建筑等位置的混凝土受到的并不是单纯的冻融损伤,而是与盐类侵蚀相耦合的盐冻损伤,且通常是作用于单一表面的。而目前相关领域的研究仍比较有限,为探究单面盐冻作用下钢筋混凝土粘结性能的退化及作用机理,本文依据但不拘泥于相关规范,以不同单面盐冻次数(T)、不同持载应力比(F)和不同混凝土保护层厚度(D),将69件钢筋混凝土试件分成21组,先后展开钢筋混凝土单面盐冻试验和钢筋拔出试验,观察记录试验过程中试件各项形貌变化、分析计算试件各项参数变化,较为直观且可靠地展现出试验过程中混凝土材料性质和钢筋混凝土粘结性能的变化。研究所取得的成果及结论如下:(1)完成了自主设计的单面盐冻钢筋混凝土模具。新模具很好地适应了本试验在试件尺寸及试验方法上的创新,且妥善解决了规范推荐的“一模两件”方法造成的操作不便和试件成型质量不佳等问题,有效避免了需要拆模切割这一可能致使试件损伤的操作步骤,除此之外,新的模具预留了钢筋孔道,可浇筑钢筋混凝土试件,拓宽了混凝土单面盐冻试验研究的领域。本课题组已借助该模具申请到一项实用新型专利。(2)找到了一种抑制盐冻损伤的新方法。无论是从单面盐冻试验表观现象和得到的诸如质量损失率、相对动弹性模量损失率等试验数据来看,还是从钢筋拔出试验中得到的试件粘结强度等试验数据来看,持载状态都是一项至关重要的影响因素。持载这一因素主要在抑制单面盐冻损伤方面起到重要作用:持载的存在能够使混凝土结构孔隙率变低,变得更密实,从而影响试件吸水能力,减少盐溶液进入结构内部,进而降低冻胀力和盐类侵蚀的作用程度,另一方面持载的存在也能与冻胀力相平衡,起到保护结构的作用。不过在钢筋拔出试验所得试验数据中可以看出,持载会对钢筋混凝土试件粘结性能造成不利影响,微观检测结果对此也有所印证。因此,实际工程中的钢筋混凝土结构大多数都是处于带荷服役的状态,实验室试验若要更好指导工程实践,应适当考虑目标结构的实际服役状态,如果目标结构处于恒定压力荷载之下,其抗盐冻性能应有所提高(如果处于持续拉力荷载之下则其抗盐冻性能必然降低)。这一规律同样能够指导工程实践:对于受盐冻侵害位置的混凝土结构可适当采用施加压力荷载或在早期设计阶段设置为预应力构件等方案。(3)得到了单面盐冻钢筋混凝土保护层厚度的建议数值。从单面盐冻试验阶段的各项试验数据来看,混凝土保护层厚度并不与盐冻损伤直接相关,而从钢筋拔出试验阶段的各项数据来看,混凝土保护层厚度则与试件粘结性能之间表现出很强的正相关性。这与钢筋周围的“约束区”范围密切相关,在约束区范围内,裂缝发展速度较慢,而裂缝一旦发展至约束区边缘,速度就会加快,因此约束区半径大小这一数值附近为最合适的混凝土保护层厚度。分析试验数据发现,45mm左右为受单面盐冻作用结构更合理的混凝土保护层厚度。

关键词：粘结性能单面盐冻持压荷载损伤机理微观检测

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持压荷载与盐冻作用下再生混凝土劣化与介质传输性能研究

持压荷载与盐冻作用下再生混凝土劣化与介质传输性能研究

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作者：于子浩青岛理工大学

学位级别：硕士

为实现建筑行业的“双碳目标”及满足重大基础工程需求,将废弃混凝土制备成再生骨料,既可以减少砂石等不可再生资源的消耗,又能降低建筑行业的碳排放,而且对于建筑产业转型升级,实现绿色可持续发展具有重要意义。然而,由于再生粗骨料(Re... 详细信息

为实现建筑行业的“双碳目标”及满足重大基础工程需求,将废弃混凝土制备成再生骨料,既可以减少砂石等不可再生资源的消耗,又能降低建筑行业的碳排放,而且对于建筑产业转型升级,实现绿色可持续发展具有重要意义。然而,由于再生粗骨料(Recycled coarse aggregate,简称“RCA”)表面附着的旧砂浆以及制备过程中的机械损伤,导致再生混凝土(Recycled aggregate concrete,简称“RAC”)的力学及耐久性能普遍低于天然粗骨料混凝土(Natural aggregate concrete,简称“NAC”)。在实际服役环境中,RAC构件常遭受荷载、碳化、氯盐侵蚀、冻融循环等多种因素耦合作用,加速了其结构的耐久性劣化。尤其是外部荷载与冻融循环等其他恶劣环境下,往往会促进RAC内孔隙及裂缝的发展,为水分及其他腐蚀性离子的侵入提供了更为便利的通道,进而导致材料产生更为严重的损伤劣化。因此,研究荷载、氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下RAC损伤劣化及介质传输的影响规律及作用机理,为完善寒区RAC结构耐久性设计与寿命预测理论具有重要意义。基于此,开展了荷载与盐冻耦合作用后RAC损伤劣化及介质传输性能研究,分析了持压应力水平、RCA取代率及冻融循环次数对其微结构及传输性能的影响规律,阐明荷载与盐冻耦合损伤对介质传输性能的影响机理,具体工作和主要结论如下:(1)开展了盐冻作用后RAC损伤劣化及微观结构表征试验研究,对比分析了水冻和盐冻条件下RCA取代率(0%、50%、100%)及冻融循环次数(0、25、50、75次)对其损伤劣化性能的影响,并拟合了盐冻作用下RAC损伤度劣化计算公式;结合扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)、X-CT及激光共聚焦扫描(LSCM)等细微观测试手段,探究了氯盐环境下冻融损伤对RAC微结构的影响机制。结果表明:混凝土抗冻性随着冻融循环次数及RCA取代率的增加而下降。其中,R0和R100试块在水冻75次后,抗压强度分别下降了16.25%和41.99%,动弹性模量分别下降了75.92%和44.19%;盐冻条件下RAC损伤劣化较为严重,且微观结构更加疏松,最可几孔径明显变大,R100组试件中集料与砂浆产生严重的界面分离现象。(2)通过毛细吸水及氯离子含量测试,对比研究了水冻及盐冻条件下不同RCA取代率及冻融循环次数对其水分和氯离子传输性能的影响,构建了盐冻损伤RAC氯盐侵蚀本构模型,并开展了盐冻作用下混凝土内部氯离子含量分布数值计算。研究发现:在同一冻融循环条件下,混凝土初期吸水率随着RCA取代率和冻融循环次数的增加而变大。相较于R0组试块,R100及R50的初期吸水率分别增加了70.4%和110.2%。通过氯离子含量分布的数值计算,结合试验结果验证了所建立的盐冻损伤RAC氯盐侵蚀模型的合理性与准确性。(3)基于所设计的实时监测应力损失的加载装置,开展了持压荷载与盐冻耦合作用对介质传输性能影响的试验研究;从多尺度角度,分析了不同应力水平(λ=0.1、0.3和0.5)、RCA取代率及冻融循环次数对RAC损伤劣化规律的影响,并拟合了其损伤劣化计算公式;结合水分和氯离子传输模型,开展了荷载-盐冻损伤RAC介质传输数值分析。研究发现:RAC毛细吸水及氯离子传输性能均随应力水平的增大而呈现先下降后上升的趋势。相较于无应力状态,当λ=0.5时R100水冻55次后初始吸水率增加了15.65%;同一应力水平下,相较于水冻作用,盐冻条件下RAC毛细吸水量、初始吸水率以及同一深度处的氯离子含量明显更高。基于荷载-冻融耦合作用下的损伤劣化计算公式,通过对比发现氯离子含量计算值与试验值变化趋势一致。

关键词：再生混凝土盐冻损伤持压荷载取代率吸水率氯盐侵蚀

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短期持压荷载与混凝土内水分传输的耦合过程

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硅酸盐学报 2016年第8期44卷 1154-1160页

作者：鲍玖文王立成程宝娟大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

荷载与环境因素的耦合作用影响着混凝土内物质传输过程和混凝土结构的服役寿命。为实现短期持续加载和混凝土内水分传输的耦合作用，基于改进的混凝土吸水实时测量装置，对中空圆柱体混凝土试件持续受压加载32h的同时，按规定时间间隔... 详细信息

荷载与环境因素的耦合作用影响着混凝土内物质传输过程和混凝土结构的服役寿命。为实现短期持续加载和混凝土内水分传输的耦合作用，基于改进的混凝土吸水实时测量装置，对中空圆柱体混凝土试件持续受压加载32h的同时，按规定时间间隔记录水平观测管内水柱长度的变化，测得混凝土累积吸水量曲线，开展了短期持压荷载作用下低应力水平（0～50％）对混凝土毛细吸水性能影响分析，并根据试验结果建立了相对吸水率与体应变关系。基于扩展Darcy定律的非饱和流体理论（UFTmodel），采用指数和幂函数两种形式的水力扩散系数，开展了不同应力水平下混凝土中水分分布的预测分析。结果表明：短期持压荷载对混凝土的毛细吸水性能影响显著；在0-50％应力水平范围内，随着应力水平的提高，混凝土的累积吸水量和初始吸水速度先减小后增大，而后期吸水率和水分侵入深度单调增加；根据UFT模型计算的水分渗透深度预测值与实际观测值吻合较好。

关键词：毛细吸水持压荷载体应变累积吸水量吸水率

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短期持压载荷对高强混凝土毛细吸水性能的影响

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建筑材料学报 2020年第3期23卷 529-536页

作者：王立成李孟遥大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

利用改进的实时吸水试验装置,实现了持压载荷和水分传输的同步耦合过程,开展了短期持压荷载下高强混凝土(HSC)毛细吸水试验研究,分析了应力水平对粒化高炉矿渣(GBFS)掺量为0%、10%和20%的C60高强混凝土毛细吸水性能的影响.结果表明:在0%... 详细信息

利用改进的实时吸水试验装置,实现了持压载荷和水分传输的同步耦合过程,开展了短期持压荷载下高强混凝土(HSC)毛细吸水试验研究,分析了应力水平对粒化高炉矿渣(GBFS)掺量为0%、10%和20%的C60高强混凝土毛细吸水性能的影响.结果表明:在0%~60%应力水平下,随着应力水平的提高,不同矿渣掺量高强混凝土的累计吸水量和平均吸水率均先减小后增大;短期持压载荷作用下,荷载对混凝土吸水性能的影响主要在初始阶段,GBFS掺量引起混凝土吸水率的变化在后期更显著;C60高强混凝土毛细吸水性能变化的应力水平阈值约为40%,高于C40普通混凝土;随着GBFS掺量的增加,混凝土的吸水率先增大后减小,0%、20%掺量的高强混凝土都能较好地减缓毛细吸水速度.

关键词：高强混凝土毛细吸水持压荷载粒化高炉矿渣

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