基于响应面法的高性能合成纤维道面混凝土冻融及冻蚀劣化分析

冻融破坏是中国寒区和盐渍土地区机场道面混凝土中最常见的一种破坏形式。以高性能合成纤维道面混凝土为研究对象,基于响应面法,研究冻融循环次数、硫酸钠溶液浓度及纤维掺量这三种因素及因素之间对道面混凝土相对动弹模量的影响规律,建立了相对动弹模量与这三种因素之间的关系模型。该模型的精度较高,用来解释和预测相对动弹模量随三种因素变化而产生的变化是合适且有效的。结果表明,三种因素对相对动弹模量影响的显著性排序为冻融循环次数>硫酸盐溶液浓度>纤维掺量,其中冻融循环次数和硫酸盐浓度的交互作用对相对动弹模量的影响最显著。

改性聚酯纤维对混凝土早期开裂与收缩的影响

为探究改性聚酯纤维对混凝土早期开裂和收缩的影响,以纤维掺量为变量,采用平面薄板和非接触法收缩测定仪对改性聚酯纤维混凝土的早期开裂和收缩进行测试分析.结果表明,改性聚酯纤维对混凝土的早期收缩和开裂均有明显的改善作用.随着纤维掺量的增加,裂缝面积和早期收缩呈现先减小后增大的趋势.当纤维掺量为1.2 kg/m^3时,纤维对混凝土早期开裂和收缩性能的改善均达到最好的效果,与未掺纤维的对比试样相比,裂缝面积可降低86.4%,早期收缩率可降低68.7%.试验结果表明,纤维的掺入对混凝土的早期抗折强度影响不大,相较于对照试样而言,纤维混凝土的7d抗折强度增长率均在6%以下.通过裂缝面积、早期收缩和早期抗折强度的对比分析,发现改性聚酯纤维对混凝土抗裂性能的增强主要是由于纤维的掺入减小了混凝土的早期收缩.

不同表面处理剂对道面混凝土性能的改善作用

为研究硅酸盐渗透剂、纳米二氧化硅和硅酸乙酯三种表面处理物对混凝土性能的改善,对经处理后混凝土表面的摩擦性能、吸水率、耐磨性、抗氯离子渗透性和抗冻性进行测试分析。结果表明,硅酸乙酯是一种理想的表面处理材料,相对于未经处理的混凝土而言,处理后混凝土的7 d吸水量降低75%,耐磨度增大31.8%,且不会影响混凝土的表面摩擦性能;经硅酸乙酯处理后的混凝土在经历28次单面冻融循环后剥落物总量只有251 g/m^(2)。硅酸盐渗透剂也能降低混凝土的渗透性,但需注意用量,避免在混凝土表面形成薄膜。纳米二氧化硅的增强作用相对有限,不适用于机场道面混凝土。

低模量合成纤维对混凝土基本徐变的影响

为了研究低模量合成纤维对混凝土基本徐变的影响,进行了3种不同掺量低模量合成纤维混凝土徐变试验,并将试验结果与相关预测模型计算结果进行了对比。结果表明,低模量合成纤维的掺入对混凝土抗压强度和弹性模量影响较小,但会增大混凝土的基本徐变。相对于未掺纤维的混凝土试样,0.8 kg/m 3、1.2 kg/m 3和1.6 kg/m 3掺量的混凝土试样的徐变度分别增加了7.9%、10.1%和10.0%,徐变系数分别增加了15.3%、17.2%和1.9%,单位应力下的总压缩应变分别增加了1.1%、2.3%和8.9%。混凝土徐变度实测结果与ACI-209R模型的吻合度最高,与CEB-FIP模型的吻合度次之,但两者均无法直接用于低模量纤维混凝土基本徐变的预测,公式相关参数需要依靠短期测试进行回归,GL-2000模型的误差较大,不适用于低模量合成纤维混凝土徐变的预测。

不同表面固化材料对道面混凝土性能的影响

为研究硅酸乙酯、硅渗剂和纳米SiO表面固化处理对机场道面混凝土性能的影响,分别对经过3种表面固化材料处理后的混凝土的毛细吸水性、耐火蚀性、抗水渗透性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性进行测试,分析表面固化材料在机场道面的适用性.结果表明,硅渗剂的综合表现优异,处理后混凝土的渗水高度降低率达到44.2%,而且施工工艺成熟,最适合作为机场道面混凝土的表面固化材料;硅酸乙酯的性能改善效果显著,处理后混凝土的7 d吸水量降低90%,经过60 min火蚀后仍能达到68.1%,抗冻等级由F125提高至F175,但混合溶液具有一定的易爆性,在机场道面混凝土上的应用还需要深入探究;纳米SiO的性能改善效果在3种表面固化材料中不够明显,不推荐应用于机场道面混凝土.研究结果可为机场工程中表面固化材料的选择提供借鉴.

腐蚀和疲劳耦合作用下纤维混凝土的力学性能

采用响应面(RSM)、设计专家和中心复合设计(CCD)软件研究了腐蚀和疲劳耦合作用下道面混凝土的力学性能。建立了抗折强度耐损系数Sf、抗压强度耐损系数Sc以及相对动弹模量Pn的响应面模型,并基于模型分析了疲劳加载次数、硫酸盐干湿循环次数、纤维掺量及其相互作用对Sf、Sc和Pn的影响规律。结果表明,响应面模型拟合良好,在一系列的疲劳和腐蚀循环后,很好地反映了高性能合成纤维道面混凝土的实际服役特点。对Sf和Pn的影响显著性排序均为:疲劳加载次数>硫酸盐干湿循环次数>纤维掺量,而对Sc的影响显著性排序为:硫酸盐干湿循环次数>纤维掺量>疲劳加载次数。疲劳加载次数与硫酸盐干湿循环次数的交互作用对Sc和Pn的影响最显著,而这三个因素之间的交互作用对Sf的影响不明显。