梯度结构混凝土构件的设计、制备与性能评价.pdf

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1、第３４卷第７期公路交通科技Ｖｏｌ３４Ｎｏ７２０１７年７月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＪｕｌ．２０１７ｄｏｉ：１０３９梯６９／ｊｉ度ｓｓｎ１０结０２－０２构６８２０混１７０７凝００８土构件的设计、制备与性能评价温小栋１，赵２１莉，董博（１．云南民族大学电气信息工程学院，云南昆明６５００３１；２．宁波工程学院建筑与交通工程学院，浙江宁波３１５０１６）摘要：为了提高恶劣环境下混凝土结构耐久性，基于功能梯度材料理念，利用无细观界面过渡区水泥基材料的

2、高抗裂自修复、低离子传输能力，对混凝土构件进行梯度复合结构设计，主动增强保护层。考虑构件体型、内外层材料差异及现场施工，研究梯度结构混凝土构件制备方法，并对１∶５缩尺构件及足尺构件进行性能试验。结果表明：ＧＳＣＭ不会发生体积变形不一致性破坏；与传统的单层混凝土构件相比，ＧＳＣＭ表层的强度提高幅度为３０％；ＧＳＣＭ面层仅存在少量宽度在００２～００５ｍｍ之间不可见裂纹，而传统的单层构件存在宽度在０２～０５ｍｍ的可见裂纹；－１３２－１３２ＧＳＣＭ渗透深度与氯离子扩散系数分别为０ｍｍ和６３×１０ｍ／ｓ，而传统的单层构件为１５ｍｍ和１２

3、８×１０ｍ／ｓ；三环拼装性能良好，满足工程要求。关键词：桥梁工程；梯度结构设计；数值模拟；性能分析；混凝土构件；恶劣环境中图分类号：Ｕ４４９７文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０２６８（２０１７）０７－００５３－０７Ｄｅｓｉｇｎ，ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＧｒａｄｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｏｎｃｒｅｔｅＭｅｍｂｅｒｓ１，２１ＷＥＮＸｉａｏｄｏｎｇＺＨＡＯＬｉ，ＤＯＮＧＢｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＹｕｎａｎＭｉｎｚｕＵｎｉ

4、ｖｅｒｓｉｔｙ，ＫｕｎｍｉｎｇＹｕｎａｎ６５００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｉｎｇｂｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｉｎｇｂｏＺｈｅｊｉａｎｇ３１５０１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｄｅｒｓｅｖｅｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙｇｒａｄｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｒ

5、ａｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｂｙｕｓｉｎｇｍｅｓｏｄｅｆｅｃｔｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅｆｒｅｅｃｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌａｓｔｈｅａｃｔｉｖｅｅｎｈａｎｃｅｄｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｄｕｅｔｏｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｎｔｉｃｒａｃｋ，ｓｅｌｆｈｅａｌｉｎｇａｎｄｌｏｗｉｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｓｔ

6、ｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｃｒｅｔｅｍｅｍｂｅｒ（ＧＳＣＭ）ｉｓｓｔｕｄｉｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｙｌｅ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｖａｒｉａｎｃｅｏｆｉｎｎｅｒａｎｄｏｕｔｅｒｌａｙｅｒｓ，ａｎｄｓｉｔｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｈａｔｉｓｍｏｒｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆ１∶５ｓｃａｌｅａｎｄｆｕｌｌｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ（１）ｔｈｅｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｏｅｓｎｏｔｏｃｃｕｒｉｎＧＳＣＭ；（２）ｔｈｅｓｕｒｆ

7、ａｃｅｌａｙｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＧＳＣＭｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙ３０％ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅｍｅｍｂｅｒ；（３）ａｆｅｗｉｎｖｉｓｉｂｌｅｔｉｎｙｃｒａｃｋｓｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｏｆＧＳＣＭ，ａｎｄｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｓｅｃｒａｃｋｓｒａｎｇｅｆｒｏｍ００２ｍｍｔｏ００５ｍｍ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅｍｅｍｂｅｒａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｔｈｖｉｓｉｂｌｅｃｒ

8、ａｃｋｓｗｈｏｓｅｗｉｄｔｈｒａｎｇｅｓｆｒｏｍ０２ｍｍｔｏ０５ｍｍ；（４）ｔｈｅ－１３２ｐｅｒｍｅａｔｉｎｇｄｅｐｔｈａｎｄｃｈｌｏｒｉｎｅｉｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＧＳ