冻融环境下混凝土单轴受拉性能的试验研究

摘要

混凝土结构作为我国基础设施建设中的主导结构，至今已普遍地应用于很多领域，混凝土结构的服役环境越来越复杂，冻融破坏作为其中主要的不利因素之一表现出的影响日益突出。目前对冻融循环作用下混凝土基本力学性能的研究已经很多，但较少对冻融后混凝土力学性能的退化规律进行系统的研究，尤其是对冻融后混凝土的抗拉性能的研究几乎是空白。因此，研究混凝土在冻融环境下的受拉性能具有十分重要的理论意义和应用价值。
　　 本文作为国家自然科学基金项目《冻融循环作用下砼及预应力砼结构的受力性能研究》(50978224)的一部分，对四个等级的普通混凝土在冻融后单轴应力状态下的强度和变形进行研究，将试验结果同常态混凝土的试验数据进行比较分析，建立了形式尽可能简单、适用范围尽可能广泛的关系函数。本文主要工作如下：
　　 1.对C20、C30、C40、C50四个等级混凝土150mm×150mm×150mm立方体试件和120mm×120mm×400mm抗拉试件进行冻融试验，冻融循环次数包括25次、50次、75次、100次和125次，到达指定次数时进行重量损失与动弹性模量的测定。
　　 2.将常态及冻融后的普通混凝土试件在万能混凝土试验机上进行了单轴抗压、劈裂抗拉、轴心抗拉加载试验。
　　 3.对冻融后普通混凝土在单轴抗压、劈裂抗拉和轴心抗拉试验的破坏形态进行了分析，并与常态混凝土在同样加载条件下的破坏形态进行了比较。
　　 4.分析了冻融循环次数和混凝土等级对普通混凝土在各强度与变形的影响，分别建立了二者与冻融后普通混凝土在单轴抗压、劈裂抗拉和轴心抗拉、初始弹模和弹性极限应变的关系。
　　 5.分析了冻融后混凝土抗压强度、劈拉强度和拉伸峰值应力与动弹性模量的关系，建立了直接的关系函数。
　　 6.建立了冻融后拉伸应力-应变关系曲线的上升段方程。
　　 研究表明：冻融次数和混凝土等级对混凝土的各个基本性能的影响比较明显。随着冻融次数的增加，试件的各基本性能呈明显的下降趋势；在相同的冻融次数下，混凝土等级的提高减缓了各性能的下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外对冻融循环后混凝土性能的研究现状

1.2.1混凝土的冻害机理研究

1.2.2影响混凝土抗冻性的主要因素

1.2.3冻融循环作用下混凝土的基本力学和变形性能研究

1.3本文工作

2试验设计

2.1试验概况

2.1.1试件参数

2.1.2试验内容及要求

2.2试件制作

2.2.1材料选用及要求

2.2.2试件制作及养护

2.3本章小结

3冻融试验

3.1引言

3.2冻融循环试验概述

3.2.1冻融试验方法

3.2.2冻融设备

3.2.3冻融试验过程

3.3试验结果及分析

3.3.1混凝土表面剥落形态

3.3.2相对动弹性模量及质量下降分析

3.3.3立方体抗压强度的分析

3.3.4抗压强度fDcu,m与动弹模的关系

3.4本章小结

4冻融循环后劈拉强度的试验研究

4.1引言

4.2劈拉试验

4.2.1劈拉试验装置

4.2.2加载仪器

4.2.3加载速度控制

4.2.3试验步骤

4.3试验结果处理及分析

4.3.1混凝土破坏形态

4.3.2立方体劈拉强度的数据处理

4.3.3劈拉强度fDsp与冻融次数N的关系

4.3.4劈拉强度fDsp与动弹模的关系

4.4本章小结

5轴心抗拉性能试验研究

5.1引言

5.2抗拉试验

5.2.1受拉试件偏心率

5.2.2卡具装置

5.2.3加载设备

5.2.4加载速度

5.2.5量测标距的选择

5.2.6试验方法

5.3试验结果处理及分析

5.3.1试件断裂位置

5.3.2数据处理

5.3.3曲线绘制

5.3.4混凝土受拉全过程分析

5.3.5混凝土冻融循环后受拉应力—应变曲线特征点分析

5.3.6混凝土轴拉应力—应变上升段曲线方程

5.4本章小结

6结论和建议

6.1本文结论

6.2建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文