研究了全再生细骨料干混砂浆的抗冻性能和耐高温性能。抗冻试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件表面脱落现象逐渐加重,质量损失率逐渐增大,抗压、抗折强度降低。高温试验结果表明:随着温度的升高,试件表面发白现象愈发明显,并出现细小裂纹、边缘脱落现象;随着温度的升高,试件的抗压强度先增大后减小,抗折强度基本呈降低趋势,质量损失率基本呈增大趋势;当温度大于400℃后,试件的质量大幅降低。

为探究自然盐冻腐蚀环境下混凝土强度的劣化机理,通过抗压强度、微观孔结构(基于NMR技术)等试验,研究了不同水胶比的混凝土试件(A0>A1>A2>A3)标准养护28 d和自然盐冻腐蚀5年的抗压强度和微观孔结构时变规律,并分析了孔结构与抗压强度的关系。结果表明:与标养试件相比,自然腐蚀试件A0~A2的抗压强度较低,A3的抗压强度略有提高;试件的抗压强度损失率与水胶比基本呈正相关;经历自然腐蚀试件内部孔隙率均显著增加,A0~A2中小孔向大孔过渡明显,多害孔体积比均显著增加,试件的孔隙率与抗压强度呈负相关;自然腐蚀试件的抗压强度变化不仅与自身孔结构存在一定关系,还与结构所处位置有关。

设计了盐冻时混凝土杂散电流腐蚀试验和盐冻后混凝土电阻率测试试验,通过测试杂散电流密度和混凝土电阻率研究了盐冻时混凝土杂散电流的腐蚀规律及盐冻后混凝土电阻率的变化规律,揭示了盐冻对混凝土杂散电流腐蚀的影响。结果表明:盐冻时,杂散电流密度与温度正相关,冷冻过程的混凝土杂散电流腐蚀比融化过程严重,而连续冻融循环将减小混凝土杂散电流腐蚀;盐冻后,混凝土的电阻率显著降低,并随冻融循环次数的增加呈指数衰减趋势,氯盐加速了混凝土电阻率的降低;氯盐浓度越大,钢筋杂散电流腐蚀越严重。

为探究混凝土的劣化规律,对混凝土的力学性能进行了预测,以试验室数据为基础,构建了各项力学性能指标的灰色GM(1,1)预测模型,预测各项指标的劣化规律。结果表明:以盐溶液作为冻融介质会加快试块的破坏,且不同盐溶液对试块的破坏程度存在一定差距;获得的灰色GM(1,1)预测模型精度满足要求,可用于预测灌区内混凝土建筑物的力学性能。研究成果可以为寒旱灌区混凝土建筑的寿命预测与后期维护提供参考,也可为不同类型混凝土的各项性能预测提供研究方法。

设计了5组不同玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)的混凝土试件,并对其进行了冻融循环试验和轴向拉伸试验。结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的轴向拉伸强度,纤维掺量越大,峰值应力越大,峰值应变也相应提高,试件表现出较好的延性破坏特征。冻融循环过程降低了混凝土轴向拉伸强度,而玄武岩纤维可以减弱混凝土的冻融损伤。玄武岩纤维的最佳体积掺量为0.3%。通过对试验数据进行拟合,得到了玄武岩纤维混凝土(BFRC)的轴向拉伸应力-应变本构关系和冻融损伤演化方程,并在此基础上建立了BFRC在冻融环境下的轴向拉伸应力-应变本构模型。

我国在建筑施工行业每年需要消耗大量的水泥,而生产水泥需要消耗大量的资源。粉煤灰是燃煤发电产生的废弃物,若不能充分利用,粉煤灰的堆积会带来环境污染。为了提高粉煤灰的利用率,解决上述资源与环境的难题,鲁丽华等人编著的《粉煤灰混凝土的耐久性》一书。笔者通过对该书的学习,认为该书从背景概述到试验研究,再到结论分析,从不同角度分析了在冻融循环、腐蚀环境下粉煤灰混凝土及粉煤灰钢筋混凝土构件各项性能的发展规律,现简要总结如下。

我国"三北地区"桥墩基础长期处于盐碱冻融环境,严重影响了桥墩基础混凝土的耐久性。以1%、2%、4%和6%的Na_2SO_4、NaCl和Na_2SO_4+NaCl作为腐蚀溶液,进行了最大冻融循环120次的不同配比粉煤灰混凝土长期性能室内试验,分析了腐蚀溶液、腐蚀溶液浓度、冻融循环次数、水灰比和粉煤灰掺量等因素对粉煤灰混凝土质量损失率和动弹性模量变化率的影响规律。研究结果表明:(1)相同条件下,溶液对粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率的腐蚀作用:Na_2SO_4+NaCl>NaCl>Na_2SO_4;(2)粉煤灰混凝土的质量会在硫酸钠溶液中出现冻融前期增加而后期损失加剧的现象;(3)粉煤灰混凝土盐碱冻融循环过程中的质量损失和弹性模量减小随水胶比的增大而增大;(4)粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率均随粉煤灰掺量呈现出减小的趋势。

通过分析混凝土表观变化形态、抗压强度和相对动弹性模量随冻融循环次数变化的规律,讨论了不同粉煤灰掺量混凝土(0、10%、20%)与5%Na2SO4溶液耦合作用下的损伤劣化机理。借助SEM和XRD技术研究了混凝土微观结构和侵蚀产物发展演化规律,并综合热分析技术定量分析了不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻融与硫酸盐复合侵蚀能力的影响。结果表明:在冻融试验终止时,10%、20%粉煤灰掺量混凝土强度损失率分别为60.36%、83.67%,10%粉煤灰掺量相对于20%粉煤灰掺量混凝土具有良好的抗冻性。在冻融循环100次前,混凝土试样相对动弹模量一直处于递增状态。在硫酸盐侵蚀条件下,混凝土中钙矾石含量要多于石膏。在冻融循环50次时,不同粉煤灰掺量混凝土试样中侵蚀产物含量大小排序为:20%粉煤灰>未掺粉煤灰>10%粉煤灰。

以某电热路面工程为依托,研究了钢纤维对石墨导电混凝土电热性能的影响。对比升温实验数据发现,经过不同的冻融循环次数,钢纤维石墨导电混凝土电流均呈现三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段、稳定阶段;冻融循环使钢纤维-石墨导电混凝土的电流及其变化范围有所减小,发热功率在相同电压下有所降低。

基于预应力混凝土受弯构件冻融与疲劳交替试验,建立考虑冻融影响的混凝土抗压疲劳剩余强度概率密度模型。通过试验数据进行参数估计与假设检验,验证得出冻融循环后的混凝土抗压疲劳剩余强度仍然服从三参数Weibull分布。研究发现,冻融循环加剧了混凝土抗压疲劳剩余强度的离散性,引入冻融影响因子可表征冻融循环对混凝土抗压疲劳剩余强度分布参数的影响。