含氣量與凍融損傷對混凝土疲勞性能的影響.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)的凍融破壞在世界范圍內(nèi)的寒冷地區(qū)是普遍存在的，各國為此付出了沉重的經(jīng)濟(jì)代價。自從十九世紀(jì)三十年代，人們便發(fā)現(xiàn)通過引氣劑引入的大量微小氣泡可以顯著改善混凝土的抗凍耐久性。隨著外加劑應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，引氣劑已成為混凝土中不可或缺的組分被廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場道面等遭受疲勞荷載的結(jié)構(gòu)混凝土中。引氣混凝土的疲勞性能雖已引起了人們的關(guān)注，但為數(shù)不多的研究結(jié)果還存在爭議。對于寒冷地區(qū)的混凝土路面、橋面、機(jī)場道面等結(jié)構(gòu)，除遭受疲勞作用

2、外，還遭受凍融循環(huán)作用，凍融損傷對混凝土疲勞性能的影響是客觀存在的，而目前國內(nèi)外未見有這方面的研究報道。對于我國北方寒冷地區(qū)的水泥混凝土路面，在設(shè)計中沒有考慮凍融損傷的影響，具有很大的局限性。 本文系統(tǒng)地研究了含氣量和凍融損傷對混凝土疲勞性能的影響規(guī)律，揭示了凍融作用對混凝土疲勞性能影響的機(jī)理；在此基礎(chǔ)上，研究了在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮凍融損傷對混凝土疲勞性能影響的方法。文章分為三大部分。 第一部分主要研究了含氣量對混凝土疲

3、勞性能的影響以及引氣混凝土的疲勞變形發(fā)展規(guī)律論文分析了混凝土在彎曲拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力——應(yīng)變曲線特征，提出了基于比例極限的混凝土抗折強(qiáng)度預(yù)測方法，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了含氣量、水灰比對混凝土疲勞性能的影響，用方差分析方法分析了含氣量和水灰比對混凝土疲勞壽命的影響，結(jié)果表明：混凝土的含氣量在7％范圍內(nèi)對彎曲疲勞壽命沒有影響；含氣量在5％的情況下，水灰比為0.39和0.44的混凝土的疲勞壽命相差不大，但當(dāng)混凝土的水灰比提高至0.50時，混凝

4、土的疲勞壽命將明顯縮短。提出了根據(jù)應(yīng)變速率劃分疲勞變形三個階段的新方法，在用該方法對疲勞變形曲線的三個階段進(jìn)行準(zhǔn)確劃分的基礎(chǔ)上，研究了等幅疲勞變形曲線不同階段所占比例、應(yīng)變速率、四個特征點(diǎn)O、A、B、F(各階段起始點(diǎn))的變形值的變化規(guī)律以及兩級疲勞中加載歷史對后續(xù)疲勞應(yīng)變速率、特征點(diǎn)變形值的影響規(guī)律，結(jié)果表明：第一階段所占比例k<,A>隨S<,max>的增大而增大，第一、二階段所占比例之和k<,B>隨S<,max>的增大而減少，且K<,

5、A>、k<與S<,max>之間均有很好的線性關(guān)系；線性段終點(diǎn)的最大變形ε<,max，B>與混凝土在靜態(tài)彎曲荷載作用下的峰值應(yīng)變ε<,fp>相等，即ε<,fp>=ε<,max,B>，疲勞破壞點(diǎn)的應(yīng)變ε<,max,F>與疲勞破壞時的應(yīng)力水平成反比，等于單調(diào)加載軟化段中疲勞破壞時的應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變；在兩級變幅疲勞荷載作用下，應(yīng)力水平發(fā)生變化時，單位荷載應(yīng)變增量Δ<,ε>/ΔP與靜載作用下單位荷載的應(yīng)變增量相當(dāng)；等幅疲勞荷載作用下，疲勞初始