外包钢管混凝土抗冻耐久性试验研究与理论分析

摘要

混凝土抗冻耐久性是混凝土耐久性研究领域的重要课题之一，也是混凝土工程设计的重要指标，尤其在严寒地区，冻害是混凝土结构非承载力破坏的主要原因。混凝土内部结构对其抗冻性能有很重要的影响，因此，在研究过程中更多的是针对降低拌合混凝土的水灰比、添加减水剂以减少内部可冻水分，通过添加矿物外加剂改善混凝土的密实度以提高混凝土的强度，通过添加引气剂，产生大小、分布均匀的微小气孔以缓解混凝土在冻结过程中产生的压力。 本文从改变混凝土在冻胀状态下的受力模型出发，用钢管外包混凝土试件，一方面钢管可隔离混凝土直接与外部环境接触，另一方面，在冻结状态下，钢管对混凝土产生环箍作用，这有利于减少由于冻胀引起的裂缝扩张应力。试验对外包钢管混凝土试件在冻融循环作用下的质量损失、相对动弹性模量、冻融结束后混凝土强度进行了对比分析，试验结果表明，外包钢管混凝土的抗冻耐久性能优于普通混凝土。本文结合损伤力学、断裂力学、弹性力学等理论与试验数据对冻胀应力和钢管环箍应力进行了研究，并根据混凝土损伤本构方程、断裂模型推导了二者之间的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1混凝土结构耐久性的定义

1.1.2混凝土耐久性的分类

1.2混凝土冻融破坏的研究现状及意义

1.2.1混凝土的冻融破坏

1.2.2混凝土抗冻耐久性研究现状

1.2.3混凝土抗冻耐久性研究的意义

1.3本文的技术路线和内容

1.3.1技术路线

1.3.2研究内容

第2章试验设计及方法

2.1试验方案

2.1.1试验材料与仪器

2.1.2试验方法及步骤

2.2应变片(Strain Gages)测试原理

2.3试件制作

2.3.1外包约束钢管和用于成型塑料管的制作

2.3.2应变片的粘贴

第3章钢管约束混凝土冻融破坏研究

3.1混凝土冻融破坏机理

3.2混凝土冻融破坏的影响因素

3.3钢管约束混凝土冻融破坏机理

3.4本章小结

第4章试验结果及理论分析

4.1力学试验测试

4.1.1 C25、C25加气、C40混凝土抗压、劈拉试验

4.1.2试件冻融循环结束时抗压强度试验

4.2冻融试件试验数据及分析

4.2.1试件质量损失及结果分析

4.2.2试件冻融前后相对动弹性模量及结果分析

4.2.3氯离子扩散系数结果分析

4.3本章小结

第5章混凝土的损伤理论及应力分析

5.1混凝土的损伤理论

5.1.1混凝土损伤断裂机理

5.1.2混凝土损伤理论

5.1.3混凝土损伤本构方程、基本模型及求解

5.1.4应力场强度因子K1及断裂韧性KIc

5.2混凝土试件冻胀应力分析

5.2.1应力测试

5.2.2试验结果及分析

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文