文档介绍：东南大学
博士学位论文
含气量与冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响
姓名:洪锦祥
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:黄卫;缪昌文
20070801
摘要混凝土结构的冻融破坏在世界范围内的寒冷地区是普遍存在的,各国为此付出了沉重的经济代价。自从十九世纪三十年代,人们便发现通过引气剂引入的大量微小气泡可以显著改善混凝土的抗路面、桥梁、机场道面等遭受疲劳荷载的结构混凝土中。引气混凝土的疲劳性能虽己引起了人们的用,冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响是客观存在的,而目前国内外未见有这方面的研究报道。对混凝土疲劳性能影响的机理;在此基础上,研究了在路面结构设计中考虑冻融损伤对混凝土疲劳性第一部分主要研究了含气量对混凝土疲劳性能的影响以及引气混凝土的疲劳变形发展规律论文分析了混凝土在弯曲拉伸状态下的应力——应变曲线特征,提出了基于比例极限的混凝土不大,但当混凝土的水灰比提高至保炷恋钠@褪倜飨运醵獭阶段进行准确划分的基础上,研究了等幅疲劳变形曲线不周阶段所占比例,应变速率、四个特征点、鹘锥纹鹗嫉的变形值的变化规律以及两级疲劳中加载历史对后续疲劳应变速率、特征点变形值的影响规律,结果表明:第一阶段所占比例缸随岛。的增大而增大,第一、二阶段所大变形岛。,牖炷猎诰蔡淝稍刈饔孟碌姆逯涤Ρ洹胂嗟龋达!,疲劳破坏点的应变级变幅疲劳荷载作用下。应力水平发生变化时,单位荷载应变增量△“△刖苍刈饔孟碌ノ缓稍氐加载历史对后续疲劳变形的应变速率有影响,当加载顺序为先低后高时,第二级荷载作用下的应变第二部分主要研究冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响及机理根据损伤力学理论,选择合适的损伤变量,从损伤的角度研究了混凝土遭受水冻或盐冻作用后的强度寡埂⒖拐郏@、变形逯涤Ρ洹⒂αΑ!SΡ涔叵和弹性模量阅A俊⒖混凝土性能劣化规律的衰减方程。在上述研究的基础上,进行了不同水灰比、不同含气量混凝土经冻耐久性。随着外加剂应用技术的不断发展,引气剂已成为混凝土中不可或缺的组分被广泛应用于关注,但为数不多的研究结果还存在争议。对于寒冷地区的混凝土路面、桥面、机场道面等结构,除遭受疲劳作用外,还遭受冻融循环作于我国北方寒冷地区的水泥混凝土路面。在设计中没有考虑冻融损伤的影响,具有很大的局限性。为此,本文系统地研究了含气量和冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响规律,揭示了冻融作用对能影响的方法。全文的研究内容共分为兰大部分。抗折强度预测方法,在此基础上,系统地研究了含气量、水灰比对混凝土疲劳性能的影响,用方差分析方法分析了含气量和水灰比对混凝土疲劳寿命的影响,结果表明:混凝土的含气量在シ段对弯曲疲劳寿命没有影响;@褪倜嗖论文提出了根据应变速率划分疲劳变形三个阶段的新方法,在用该方法对疲劳变形曲线的三个占比例之和如随鼠。的增大而减少,且五⒅S肫贰V渚泻芎玫南咝怨叵担幌咝远沃盏愕淖。。肫@推苹凳钡挠αλ匠煞幢龋扔诘サ骷釉厝砘沃衅@推苹凳钡挠αΧ杂Φ挠Ρ洌辉诹应变增量相当;等幅疲劳荷载作用下,疲劳初始点恪⑵苹档鉌点的等效应变速率,以及线性段的应变速率辏雔和!V渚泻芎玫南咝怨叵担辉诹郊镀@秃稍刈饔孟拢速率小于相同水平等幅疲劳荷载作用下的应变速率,当加载顺序为先高后低时,则相反。论文通过提高疲劳应力水平的估算精度,降低了两级疲劳荷载作用下混凝土疲劳寿命的离散性,从而澄清了加载顺序对混凝土疲劳寿命的影响规律。基于上述研究成果,论文建立了等幅弯曲疲劳荷载作用下混凝土的变形曲线演化方程和考虑了加载顺序影响的两级疲劳荷载作用下混凝土的寿命预测模型。折弹性模量治隽硕橙谒鹕硕郧慷取⒈湫巍⒌阅A康挠跋旃媛桑⒔⒘司哂衅帐市浴⒛苊枋水冻或盐冻损伤后的疲劳试验,分析了冻融损伤对混凝土疲劳寿命和疲劳变形性能的影响规律,建立了损伤混凝±的疲劳方程和疲劳破坏准则,研究结果表明,在疲劳荷载相同的情况下,冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响非常明显,当%时,冻融损伤混凝土的疲劳寿命只有未损伤混凝士的
%左右,而当%时,混凝土的疲劳寿命还不到未损伤混凝土的ィ辉谒鹕硕菵相同的情况下,盐冻对混凝土疲劳寿命的影响比水冻大;在应力水平相同的情况下,损伤混凝土的疲劳寿命、各阶段所占的比例以及第二阶段的应变速率与未损伤混凝土的相等。但四个特征点、的变形、第一、三阶段的应变速率均比未损伤混凝土的大。论文利用压汞仪和光学显微镜从细观结构层次分析了冻融损伤混凝土的孔结构、微裂纹和界面,揭示了冻融损伤对混凝土疲劳性能影响的机理:在冻融循环作用下,混凝土的孔隙率增大,有害孔增多,混凝土内微裂纹的萌生、扩展导致粗集料中、砂浆一集料界面的微裂纹数量、宽度、长度的不断增加是影响混凝土疲劳性能的主要原因。第三部分主要研究如何在路面设计中考虑冻融损伤的影响通过对现行路面混凝土抗冻性试验和评价方法的分析,指出