浸烘与加载耦合作用下混凝土的损伤失效研究
混凝土破裂过程细观损伤与渗流耦合模拟

混凝土破裂过程细观损伤与渗流耦合模拟
混凝土结构在使用过程中,很容易发生破裂。
破裂过程是一个渐
进的过程,主要由混凝土内部的微观裂缝发生扩展而引起。
为了更好
地理解混凝土破裂的机理,需要通过细观损伤与渗流耦合模拟,来对
混凝土结构内部的微观层面进行分析。
细观损伤与渗流耦合模拟是一种仿真分析方法,可以模拟出混凝
土结构在破坏前后的变形与渗流过程。
这种方法可以精确地模拟混凝
土结构内部的微观破裂过程,并可以预测结构在破坏前的性能变化。
在细观损伤与渗流耦合模拟中,需要考虑混凝土内部的微观结构
和材料物理力学性质,以及混凝土破裂时的裂缝扩展形态和渗流规律。
这些因素都会对混凝土的破裂机理产生影响。
通过细观损伤与渗流耦合模拟,可以预测混凝土结构受力后的变
形和破裂过程。
分析得出的结果可以为混凝土结构设计和施工提供指导,帮助人们更好地了解混凝土破裂的机理,进而提高混凝土结构的
使用寿命和安全性。
细观损伤与渗流耦合模拟是一种复杂而高效的方法,可以大大提
高混凝土结构设计和施工的效率。
未来,我们可以通过不断完善这种
模拟方法和细节,进一步提高混凝土结构的性能和安全性,更好地服
务于社会和人民的幸福生活。
混凝土在钻地弹侵爆耦合作用下的毁伤机理及防护设计研究

混凝土在钻地弹侵爆耦合作用下的毁伤机理及防护设计研究一、引言随着社会的发展,钻地弹侵爆技术在军事、民用等领域的应用越来越广泛。
在实际应用中,钻地弹侵爆技术不仅能够有效地摧毁地下建筑、隧道、防空洞等目标,还能够造成地面及地下设施的严重损毁。
在钻地弹侵爆作用下,混凝土是一种重要的防护材料。
然而,混凝土在钻地弹侵爆作用下的毁伤机理及其防护设计研究还存在一些问题和挑战。
本文将对混凝土在钻地弹侵爆耦合作用下的毁伤机理及防护设计进行系统的研究和分析,为混凝土的防护设计提供理论依据和实践指导。
二、混凝土在钻地弹侵爆作用下的毁伤机理1. 钻地弹侵爆作用下的混凝土毁伤机理钻地弹侵爆作用下的混凝土毁伤机理是非常复杂的,它涉及到多种物理和化学过程。
具体来说,混凝土在钻地弹侵爆作用下的毁伤主要包括以下几个方面:(1)直接撞击破坏。
钻地弹侵入地下后,由于其高速冲击和穿透能力,能够直接撞击混凝土结构体,从而引起混凝土结构体的破坏。
(2)振动破坏。
钻地弹的爆炸能量能够引起地下介质的振动,从而使混凝土结构体受到振动破坏。
(3)爆炸压力破坏。
钻地弹的爆炸能量能够产生高压冲击波,从而使混凝土结构体受到爆炸压力破坏。
(4)燃烧氧化破坏。
钻地弹的爆炸能量能够使混凝土结构体产生高温,从而引起混凝土的燃烧氧化破坏。
2. 混凝土在钻地弹侵爆作用下的毁伤特征钻地弹侵爆作用下的混凝土毁伤特征是非常显著的,主要表现在以下几个方面:(1)表面爆裂。
钻地弹侵爆作用下,混凝土结构体表面会出现大面积的爆裂纹,从而导致混凝土结构体的表面破坏。
(2)裂缝扩展。
钻地弹侵爆作用下,混凝土结构体内部会出现大量的裂缝,从而导致混凝土结构体的内部破坏。
(3)碎裂甚至崩解。
钻地弹侵爆作用下,混凝土结构体可能会发生碎裂甚至崩解,从而导致混凝土结构体的完全失效。
三、混凝土的防护设计1. 防护材料的选择在混凝土的防护设计中,防护材料的选择是非常重要的。
常用的防护材料有高强度混凝土、钢筋混凝土、钢纤维混凝土等。
多因素耦合对混凝土性能影响

多因素耦合对混凝土性能影响1多因素耦合作用对混凝土性能影响的研究现状1.1冻融循环与盐侵蚀双因素耦合作用慕儒[7]研究了冻融循环耦合盐溶液作用下混凝土的性能,选取了五种混凝土,分别为普通水泥混凝土(OPC)、普通引气混凝土(APC)、高强度混凝土(HSC)、钢纤维增强混凝土(SFRC)和引气钢纤维增强混凝土(FRC),混凝土的强度等级分别为C40、C60和C80,盐溶液为3.5%NaCl和5%Na2SO4溶液。
结果表明:(1)混凝土在3.5%NaCl溶液中快速冻融时表面剥落非常严重,质量损失率远大于纯水中冻融作用,而在5%Na2SO4溶液中冻融时的质量损失率比在纯水中时要小。
(2)因盐溶液降低冰点的作用,使混凝土冻融过程中的动弹性模量下降速度比在纯水中时慢,导致混凝土在NaCl溶液中冻融寿命比在纯水中提升10%~30%。
在Na2SO4溶液中冻融时,低强度等级混凝土的冻融寿命比在纯水中略有增加,但HSC的冻融破坏因硫酸盐腐蚀作用而提前,而且破坏形态为脆性破坏。
(3)APC在NaCl和Na2SO4溶液冻融时的质量损失只有相对应非引气OPC的30%~40%,其相对动弹性模量加速下降的时间比相对应非引气OPC要晚,抗冻融寿命明显增加。
(4)SFRC在NaCl和Na2SO4溶液中的冻融寿命比OPC和APC长,说明钢纤维对冻融耦合除冰盐或硫酸盐双重因素作用下混凝土损伤的抑制效果比引气更加明显,但它对混凝土的盐冻剥蚀几乎没有影响。
(5)FRC对冻融耦合除冰盐或硫酸盐双重因素作用下混凝土损伤的抑制效果最好,其抗冻融寿命大大增加,而且其增加值远大于引气和钢纤维单独增强时增加值之和,产生显著的增强复合效应[8]。
Janssen[9]等研究了在3.0%浓度NaCl溶液中的混凝土在进行冻融循环试验时,氯离子显著加剧了混凝土的冻融质量损失,即加剧了混凝土的冻融破坏。
余红发等[10]在Fick扩散定律的基础上推导出了氯离子在混凝土中扩散行为的新扩散方程,克服了Fick扩散定律与实际情况不相符的问题,得到混凝土的氯离子扩散理论基准模型,在此基础上导出混凝土表面剥落氯离子扩散理论模型、混凝土冻融循环氯离子扩散理论模型和混凝土损伤氯离子扩散理论模型。
疲劳荷载与环境因素耦合作用下混凝土损伤劣化研究进展

硅酸盐学报· 2142 ·2009年疲劳荷载与环境因素耦合作用下混凝土损伤劣化研究进展李文婷,孙伟,蒋金洋(东南大学材料科学与工程学院,南京 211189)摘要:建筑物真实的服役状态是承受的荷载与环境的同时作用。
概述了目前关于混凝土在疲劳荷载与环境因素耦合作用下的损伤劣化规律的研究。
从材料、结构角度对疲劳荷载和腐蚀介质的耦合作用进行了总结与分析。
重点论述了严寒地区桥梁、高速铁路等在疲劳荷载和冻融循环耦合作用下的损伤劣化特征。
阐述了目前广泛采用的间接耦合作用方式——交替作用存在的问题,并提出从与材料细观结构密切相关的内应力角度,同时结合疲劳效应解决这一问题的可能办法。
关键词:疲劳荷载;环境因素;耦合作用;损伤劣化;冻融循环中图分类号:TU528 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2009)12–2142–08REVIEW ON DAMAGE AND DETERIORATION OF CONCRETE SUBJECTED TO THE COUPLING EFFECT OF FATIGUE LOAD AND ENVIRONMENTAL ACTIONSLI Wenting,SUN Wei,JIANG Jinyang(School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189,China)Abstract: The coupling effect of mechanical loads and environmental actions is a real service state of concrete. Recent studies on the damage and deterioration of concrete experiencing fatigue load and environmental effects are summarized. The coupling effect of fatigue and erosive ions is introduced on the level of material and structure. The damage and deterioration of concrete as bridge, highway in cold climates subjected to dynamic load and frost cycles are outlined. The latent problems associated with the popular methods for the simulation of the coupling effect are analyzed. The approach to solve the problems is proposed from the view point of microstructure related to the internal stress of concrete combined with fatigue effect.Key words: fatigue load; environmental; factor coupling; damage and deterioration; frost cycles虽然结构和材料耐久性设计已使混凝土的服役寿命从理论上得到了保证,然而不难发现,提前破坏的混凝土仍有所在。
基于多场耦合理论的混凝土损伤及修复研究

基于多场耦合理论的混凝土损伤及修复研究一、研究背景混凝土作为一种广泛应用的建筑材料,具有优良的性能,但在长期使用过程中,容易出现各种损伤和病害,例如裂缝、剥落、酸蚀等问题,严重影响其使用寿命和安全性。
因此,研究混凝土损伤机理及修复方法具有重要意义。
二、研究内容1. 多场耦合理论多场耦合理论是指在一个物理系统中,多个场(如力场、温度场、电场等)相互作用,产生相应的耦合效应。
在混凝土损伤及修复研究中,采用多场耦合理论可以更加准确地分析混凝土受力情况,预测混凝土损伤模式和程度,以及制定相应的修复措施。
2. 混凝土损伤机理混凝土损伤机理主要包括内部损伤和外部损伤两个方面。
内部损伤主要包括微裂缝、孔隙、钢筋锈蚀等问题,而外部损伤则包括风化、冻融、酸蚀等问题。
其中,微裂缝是混凝土损伤的主要形式之一,对混凝土的力学性能、耐久性能和防水性能等方面产生重要影响。
3. 混凝土修复方法混凝土修复方法主要包括表面修补和结构修复两种。
表面修补主要针对混凝土表面的损伤进行修复,包括填缝、充填、抹灰等方法,而结构修复则是针对混凝土内部的损伤进行修复,包括加固、替换、增强等方法。
其中,加固技术是混凝土结构修复中的主要手段之一,其可以提高混凝土的承载能力和抗震性能,延长混凝土的使用寿命。
三、研究成果1. 混凝土损伤机理研究通过多场耦合理论的分析,发现混凝土受力情况和微观结构变化会对混凝土的损伤模式和程度产生重要影响。
同时,研究发现混凝土内部损伤主要集中在微裂缝和孔隙,而外部损伤主要是风化和酸蚀等问题。
2. 混凝土修复方法研究针对不同的混凝土损伤情况,设计了不同的修复方法。
对于微裂缝、孔隙等内部损伤,采用了加固和替换等方法;而对于表面损伤,则采用了填缝、充填等方法。
同时,通过实验研究发现,加固技术能够提高混凝土的承载能力和抗震性能,有效延长混凝土的使用寿命。
四、研究展望混凝土损伤及修复研究是一个复杂而广泛的领域,未来的研究可以从以下几个方面展开:1. 深入研究混凝土损伤机理,探索更加准确的分析方法。
钻地弹侵爆耦合作用下混凝土毁伤机理及防护设计研究

钻地弹侵爆耦合作用下混凝土毁伤机理及防护设计研究钻地弹是一种具有高破坏力的武器,其弹头能够在地下穿过数米深的岩石和土壤层,对地面建筑物、设施等构筑物造成巨大的毁伤。
为了有效地防御钻地弹的攻击,需要深入研究其侵爆耦合作用下混凝土的毁伤机理,并针对这种机理提出合理的防护设计方案。
1. 钻地弹的侵爆耦合作用钻地弹的侵爆耦合作用是指弹头在地下穿行过程中,通过爆炸产生的冲击波和破片对地面建筑物、设施等构筑物进行侵蚀和毁伤的过程。
这种作用主要包括以下几个方面:(1)爆炸压力:钻地弹在地下爆炸时会产生巨大的爆炸压力,这种压力能够对地下的土壤和岩石进行高度破坏,并通过弹头的传导作用传递到地面建筑物或设施上。
(2)振动效应:钻地弹的爆炸会产生剧烈的振动效应,这种效应能够对建筑物或设施的结构产生破坏性的影响。
(3)破片效应:钻地弹的爆炸会产生大量的破片,这些破片能够对建筑物或设施的表面进行切割和撕裂,导致严重的破坏。
2. 钻地弹对混凝土的毁伤机理钻地弹对混凝土的毁伤机理主要包括以下几个方面:(1)爆炸压力对混凝土的影响:钻地弹的爆炸压力能够对混凝土的内部结构进行破坏,导致混凝土的强度降低和裂缝的形成。
(2)振动效应对混凝土的影响:钻地弹的振动效应能够对混凝土的内部结构和表面进行破坏,导致混凝土的强度降低和裂缝的形成。
(3)破片效应对混凝土的影响:钻地弹的破片效应能够对混凝土的表面进行切割和撕裂,导致混凝土的强度降低和表面的破坏。
3. 钻地弹防护设计的研究为了有效地防御钻地弹的攻击,需要采取合理的防护设计措施。
具体的防护设计方案应考虑以下几个方面:(1)建筑物或设施的材料选择:应选用高强度、高韧性的材料,以提高其抵御钻地弹攻击的能力。
例如,可以采用钢筋混凝土、钢结构等材料。
(2)建筑物或设施的结构设计:应采用合理的结构设计,以提高其抵御钻地弹攻击的能力。
例如,在建筑物或设施的结构设计中应考虑采用抗震结构和防爆结构等措施。
多因素耦合作用下混凝土耐久性试验方法研究

多因素耦合作用下混凝土耐久性试验方法研究摘要:本文综合论述了荷载、碳化、盐类侵蚀、冻融等多种因素对混凝土结构的复合影响,针对得出的一些相关结论。
提出了自己的看法,为以后的耐久性研究提供了参考。
关键词:多因素耦合;荷载;氯离子;硫酸盐;冻融1、前言混凝土的耐久性是指混凝土在设计使用年限内保持其良好性能的能力,它是由其所在环境和材料本身性质所决定的。
裂缝,重量损失,变质,强度下降等都是耐久性损伤的外观表现。
影响耐久性的因素概括起来有以下几种:1)酸、碱、盐侵蚀和水的溶蚀、碱骨料反应、碳化及电化学作用引起的钢筋腐蚀、有害气体的侵蚀等化学作用;2)冻融循环、荷载、干缩、徐变、磨损等物理作用。
对于上述各种单一因素作用下混凝土耐久性的问题,国内外开展的研究工作已经取得了大量成果,然而工程实际中的混凝土并不是在单一因素作用下工作的,而是经受着荷载和环境、气候等多种因素协同作用。
多种因素共同作用时,对混凝土的破坏作用并不是各单一因数作用的简单叠加,各因素产生的交互作用使得实际服役中的混凝土破坏过程复杂化,也使得从单一因素作用条件下研究所得结论和经验公式具有一定的局限性。
为此,近年来一些混凝土科学工作者逐步开展了多因素协同作用下混凝土耐久性的研究,其中较多的是研究荷载与其它因素共同作用。
2、荷载-Cl-共同作用下混凝土耐久性目前国内外主要研究成果集中在以下几个方面:①水胶比、水泥类型、介质浓度、试件的表面处理与涂层、以及试件的槽口深度等因素对水泥砂浆、普通混凝土弯曲强度的影响;②研究处于腐蚀介质,并承受弯曲荷载作用下,混凝土的渗透性、孔隙结构的变化。
国内在混凝土应力与有害离子共同作用下的性能研究起步较晚,主要研究成果也基本上集中在对混凝土力学性能的研究方面。
清华大学的冷发光对素混凝土和钢筋混凝土在氯离子(Cl一来源于10%NaCl溶液)溶液浸泡一长期、短暂荷载下(30%、50%、70%应力水平)的扩散规律进行了系统的研究,并建立了相应的经验模型,研究结果表明,(1)拉应力始终引起氯离子扩散性能增大,而压应力先使氯离子扩散性能降低,而后使扩散性能增加;(2)扩散性能与时间的平方根之间存在线性关系:(3)扩散系数与荷载水平之间的关系可以用三次多项式来拟合:(4)扩散系数随荷载水平的提高而提高:(5)受拉区氯离子扩散系数可以用三次多项式来拟合,受压区的氯离子扩散系数符合二次多项式的数学模型;(6)高强混凝土的氯离子扩散系数变化幅度比普通混凝土小,对应的临界应力水平比普通混凝土要高;(7)加载时测得的混凝土氯离子扩散系数比卸载时测定的扩散系数要大。
多因素耦合作用下再生混凝土抗侵蚀性能与机理研究

多因素耦合作用下再生混凝土抗侵蚀性能与机理研究再生混凝土是将废弃混凝土经过破碎、筛分后,部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的新混凝土。
再生混凝土已成为当前土木工程界的研究热点,研究再生混凝土的耐久性问题对于其广泛应用于混凝土结构工程有重大的理论与实践意义。
混凝土中采用再生骨料引起的混凝土微结构的变化,包括再生混凝土中存在的多个界面过渡区将对微结构损伤、侵蚀介质的传输过程、荷载作用下裂缝的引发与扩展过程、再生混凝土的吸湿与干燥过程有较大影响。
因此,多因素耦合作用下再生混凝土的损伤演变与性能退化是再生混凝土耐久性研究的核心问题,这一工作的开展对实现再生混凝土结构可预期寿命设计有重要的理论价值和实践意义。
本文主要研究内容和成果如下:(1)多因素作用下再生混凝土耐久性试验参数本文选择的侵蚀制度主要包括盐溶液中长期浸泡、干湿循环-盐溶液双因素以及干湿循环-荷载-盐溶液三因素;盐溶液分别为5%硫酸钠溶液和3.5%氯化钠溶液;采用合适的加载装置对再生混凝土试件施加荷载,荷载率为0.3和0.5。
以此研究再生混凝土在单因素、双因素以及三因素作用下性能退化机理以及氯离子传输机理。
(2)多因素作用下再生混凝土性能退化机理本文研究了在干湿循环-硫酸钠溶液以及干湿循环-荷载-硫酸钠溶液作用下,再生混凝土中硫酸根离子传输以及再生混凝土损伤劣化全过程。
结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土中水溶(自由)硫酸根离子浓度先减小后增大,但硫酸根离子反应系数呈现增加趋势,再生混凝土反应硫酸根与酸溶(总)硫酸根离子含量的关系具有较好的线性关系。
再生粗骨料取代率不改变再生混凝土的损伤劣化过程,仍然包括初始下降段、增加段以及加速下降段,但对于损伤初速度以及加速度有较为明显的影响。
荷载的施加会使再生混凝土中产生的微裂纹扩展,加速硫酸盐侵蚀过程,荷载率越高损伤劣化速度越快。
降低水灰比和掺入矿物掺和料可以有效的改善再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。
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浸烘 与加载耦合作用下混凝 土的损伤 失效研 究
张立明 ,余 红发 ,宁作 君
( 1 .南京航 空航 天 大 学 土木 工程 系 ,江 苏 南京 2 1 0 0 1 6 ; 2 . 吉林 交通 职业技 术 学院 ,吉林 长春 1 3 0 0 1 2 ; 3 .甘 肃土木 工程研 究 院 ,甘 肃 兰州 7 3 0 0 2 0 )
t h r e e d i f f e r e n t c o n d i t i o n s .T h i s s t u d y r e v e a l e d t h a t t h e r e l a t i v e d y n a mi c e l a s t i c mo d u l u s o f c o n c r e t e we n t
2 .J i l i n C o mmu n i c a t i o n P o l y t e c h n i c ,C h a n g c h u n 1 3 0 0 1 2, C h i n a ;
3 .R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C i v i l E n g i n e e r i n g i n G a n s u , L a n z h o u 7 3 0 0 2 0, C h i n a ) A b s t r a c t :T h e c o n s i d e r e d c o n c r e t e s i n c l u d e o r d i n a r y p o r t l a n d c e m e n t( O P C) 、H i g h S t r e n g t h C o n c r e t e (H S C)a n d H i g h p e r f o r m a n c e C o n c r e t e(H P C )w i t h t h e w a t e r t o b i n d e r 0 . 5 3 、0 . 3 5 a n d 0 . 2 7 u n d e r
关 键词 :浸烘循环; 应力腐蚀 ; 混凝土;相对动弹模量
中图分 类号 : T U 5 2 8
文献标 志码 :A 文章 编号 : 0 5 2 9 — 6 5 7 9t r e s s Co r r o s i o n o f Co n c r e t e Ex p o s e d t o I mme r s i o n— d r y a n d Lo a d i ng Co nd i t i o n s
t h r o u g h s t r e n t g h e n a n d d e t e i r o r a t i o n s t a g e s s u b j e c t e d t o s t r e s s c o r r o s i o n u n d e r t h r e e c o n d i t i o n s , t h e l e n t g h
捅 要 :研究 了水灰 比分别为 0 . 5 3 、0 . 3 5和 0 . 2 7的普通混凝 土 ( O P C) 、高性能混凝 土 (H P C )和高强 混凝
土 (H S C )在盐湖卤水浸 烘 、浸烘 +3 0 %荷 载和盐湖现场暴露 环境下盐应力腐蚀 行为。试 验结果表 明 :在 不同 环境作用下 ,混凝土在应力腐蚀作用 下的相对动弹性模量要 经历 强化和劣化 2个发展阶段 ,强化和劣化 阶段 的时 间与试验环境和混凝土类型密切 相关 。水灰 比越 大,劣 化速率越大 强化 时间越短。浸烘循环 +3 0 %荷载作 用显 著加速 了混凝土应力腐蚀破 坏进程 。O P C应力腐蚀 的强化 段在浸烘循 环 +3 0 %荷载 时间与长度暴 露环境条件 的 相应时间长度分别压缩了 6 7 % 。在浸烘 + 3 0 %荷载循环作用下 , 在强化 阶段 H S C发生应力腐蚀 的干湿循环次数 分别 比 O P C和 H P C延 长了 1 . 8倍 , 因此 ,在 中国盐湖地 区,H S C表现出更强的抗应力腐蚀 能力 。
Z H A NG L i mi n g ,Y U t t o n g T C a , N I NG Z u o j u n ( 1 . D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e i r n g , N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s , N a n j i n g 2 1 0 0 1 6, C h i n a ;
第5 2卷
2 0 1 3年
第 3期
5月
中山大学学报 ( 自然科学版 )
A C T A S C I E N T I A R U M N A T U R A L I U M U N I V E R S I T A T I S S U N Y A T S E N I
Vo l _ 5 2 No . 3
o f t i me o f t h e s e s t a g e s re a c l o s e l y r e l a t e d w i t h t e s t e n v i r o n me n t a n d c o n c r e t e t y p e . Wi t h t h e i n c r e a s e o f