外包钢管混凝土抗冻耐久性试验研究与理论分析

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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
• I及断裂韧性K_Ic'>5.1.4 应力场强度因子K_I及断裂韧性K_Ic
• 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