冻融循环后混凝土力学性能的试验研究

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1、山东大学硕士学位论文冻融循环后混凝土力学性能的试验研究姓名：祝金鹏申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李术才20090507摘要北方海域海洋环境中桥梁下部结构混凝土在浸水饱和或潮湿状态下，由于海水冻融带来的温度正负交替变化，使桥梁下部结构混凝土发生冻融破坏。抗冻性能是钢筋混凝土结构耐久性能中非常重要的方面。由于在冻融循环作用后，混凝土的力学性能将发生退化，因此研究冻融循环作用后混凝土的力学性能具有十分重要的工程意义．本文通过试验研究和理论分析，主要完成了以下工作：1、根据青岛海湾大桥下部结构的混凝土配比制

2、作了lOOmmXlOOmmXlOOmm的混凝土试件和砂浆试件，并利用这些混凝土试件和砂浆试件进行了冻融循环试验，冻融循环次数包括0次、100次、200次和300次四个抗冻等级，且每循环100次测量一次质量损失；2、对冻融循环试验前后的混凝土试件和砂浆试件，进行了单轴压缩试验、双轴压缩试验和劈裂抗拉试验。观察试件的破坏形态，得到混凝土试件的质量损失、弹性模量损失和应力应变曲线；3、基于以上试验结果和混凝土细观力学，把混凝土视为由砂浆基质骨料以及两相之间界面组成的三相复合材料。为了考虑各组成相的非均匀性，各组成相的

3、材料性质按照Weibull分布来赋值，同时以弹性损伤力学的本构关系来描述混凝土细观单元的力学性质，利用数值模拟软件RFPA对混凝土试件在冻融破坏后的力学性能测试过程进行了数值模拟，得到了混凝土抗压强度、抗拉强度和应力应变关系的数值模拟结果；4、结合混凝土冻融试验的结果和基于混凝土细观力学的数值模拟结果，分析了混凝土试件强度减低幅度与冻融循环次数的关系，得到了混凝土在不同冻融程度下混凝土力学性能的退化模型。通过双轴强度试验数据分析，研究了冻融循环作用对混凝土双轴压作用下强度和变形的影响；5、基于各向同性连续损伤力

4、学理论，以损伤条件下的弹性模量和泊松比为变量，基于Ottosen理论模型，利用试验和理论分析数据建立了混凝土冻融损伤破坏准则。以上工作所得到的混凝土冻融损伤破坏准则，为青岛海湾大桥下部结构混凝土耐久性的评估提供了理论参考。关键词：混凝土，冻融循环，细观数值模拟，强度折减模型，破坏准则山尔大学硕十学位论文ABSTRACTTheconcreteofthebridgeinfrastructureundersoggysaturatedorsoppystateintheNorthSeamarineenvironmentt

5、akeplacefreeze—thawdamage，asthetemperaturechangespositiveandnegativealternatelybroughtbytheseawaterfreeze-thaw．Frostresistanceisanimportantaspectofdurabilityofconcretestructure．Themechanicperformanceofconcretewillbedestroyedafterfreezingandthawing．Forthesere

6、asonsresearchonthemechanicalpropertiesofconcreteaftertheroleoffreeze-thawcycleisofgreatsignificantmeaningtoproject．Inthispaper，themajorcontributionsaresummarizedasfollowsbyexperimentalresearchandtheoreticalanalysis．1、Concretecubicspecimensandmortarcubicspeci

7、menswithasizeof100mmx100mmx100mmweremadeaccordingtothecharacteristicofconcreteoftheQingdaoGulfBridgeinfrastructure．Freezing-thawingcycletestwerecarriedonusingoftheseconcretecubicspecimensandmortarcubicspecimens．Thefreeze—thawcyclesinclude0，100，200，300．Thewei

8、ghtlossaremeasuredoneachfrost—resistancegrades；2、Theuniaxialloadingexperiments，splitting—tensileexperimentsandbiaxialcompressionexperimentsofconcretespecimensandmortarcubicspecimensundernormalen