荷載和碳化環(huán)境下混凝土高溫力學性能研究

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 混凝土高溫力學性能研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 混凝土高溫抗壓性能研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 混凝土高溫抗拉性能研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 混凝土高溫抗彎性能研究現(xiàn)狀 4
1.2.4 混凝土高溫斷裂性能研究現(xiàn)狀 5
1.2.5 混凝土與鋼筋高溫黏結性能研究現(xiàn)狀 6
1.3 高溫條件下混凝土微觀結構研究現(xiàn)狀 7
1.3.1 高溫條件下混凝土微觀形貌及物理化學變化 7
1.3.2 高溫條件下混凝土孔結構研究現(xiàn)狀 8
1.4 持續(xù)荷載、碳化作用下混凝土高溫力學性能研究現(xiàn)狀 11
1.4.1 荷載作用下混凝土高溫力學性能 11
1.4.2 碳化作用下混凝土高溫力學性能 13
1.5 DIC方法及應用 14
1.5.1 DIC的基本原理及優(yōu)勢 14
1.5.2 DIC方法的應用 15
參考文獻 16
第2章 高溫后混凝土抗壓性能和抗拉性能 26
2.1 試驗概況 26
2.1.1 試驗原材料 26
2.1.2 試件制備 27
2.1.3 試驗方法 27
2.2 高溫后混凝土軸心抗壓強度試驗和軸向拉伸試驗研究 32
2.2.1 混凝土表觀形貌 32
2.2.2 軸心壓縮應力-應變*線和軸向拉伸應力-應變*線 33
2.2.3 軸心抗壓強度和軸向抗拉強度 35
2.2.4 抗壓彈性模量和抗拉彈性模量 36
2.2.5 軸心抗壓峰值應變和軸向抗拉峰值應變 37
2.3 基于DIC方法的高溫后混凝土軸心壓縮和軸向拉伸變形分析 38
2.3.1 軸心壓縮變形 38
2.3.2 軸向拉伸變形 40
參考文獻 43
第3章 高溫后混凝土抗彎性能 45
3.1 試驗概況 45
3.1.1 試驗材料 45
3.1.2 試驗方法 45
3.2 高溫后混凝土抗彎力學性能 46
3.2.1 試件質量損失 46
3.2.2 抗折強度 47
3.2.3 彎*損傷破壞過程裂縫擴展特性 47
3.3 基于DIC方法的高溫后混凝土彎*損傷破壞性能分析 49
3.3.1 彎*損傷破壞過程 49
3.3.2 水平應變場統(tǒng)計分析 52
3.3.3 彎*損傷破壞過程應變雙因子表征 53
參考文獻 59
第4章 高溫后混凝土斷裂性能 60
4.1 試驗概況 60
4.1.1 試驗材料 60
4.1.2 試件制備 60
4.1.3 試驗方法 61
4.2 高溫后混凝土斷裂韌度分析 63
4.2.1 基于DIC方法的三點彎*切口梁斷裂試驗斷裂過程分析 63
4.2.2 裂縫口張開位移的確定 65
4.2.3 起裂荷載Pini的確定 65
4.2.4 失穩(wěn)時等效裂縫長度ac的確定 67
4.2.5 基于雙K模型的混凝土斷裂韌度確定 69
4.2.6 溫度對起裂斷裂韌度Kini的影響 70
4.2.7 溫度對失穩(wěn)斷裂韌度Kun的影響 71
4.2.8 兩種試驗方法的比較 72
4.3 高溫后混凝土斷裂能分析 73
4.3.1 荷載-撓度*線的確定 73
4.3.2 斷裂能的確定 74
4.3.3 延性指數(shù)的確定 77
4.3.4 溫度對斷裂能的影響 77
4.3.5 溫度對延性指數(shù)的影響 78
4.3.6 兩種試驗方法的對比 79
4.4 高溫后混凝土等效彎*韌性分析 80
4.4.1 等效斷裂韌度 80
4.4.2 溫度對混凝土彎*韌性的影響 82
參考文獻 83
第5章 高溫后混凝土與鋼筋黏結性能 84
5.1 試驗概況 84
5.1.1 試驗材料 84
5.1.2 試件制備 84
5.1.3 試驗方法 85
5.2 高溫后光圓鋼筋與混凝土的黏結性能研究 86
5.2.1 黏結-滑移*線 87
5.2.2 高溫后極限黏結應力 90
5.3 高溫后帶肋鋼筋與混凝土的黏結性能研究 91
5.3.1 試件破壞形式 91
5.3.2 黏結-滑移*線 92
5.3.3 高溫后極限黏結應力 96
5.3.4 黏結-滑移本構關系 97
5.4 高溫后帶肋鋼筋黏結破壞過程的能量分析 98
5.4.1 黏結破壞過程的能量守恒及能量耗散特征 98
5.4.2 彈性變形能與耗散能的計算 98
5.4.3 基于本構破壞能的黏結性能影響分析 99
5.4.4 討論 100
參考文獻 103
第6章 碳化高溫后混凝土力學性能 105
6.1 試驗概況 105
6.1.1 試驗材料 105
6.1.2 試件制備 105
6.1.3 試驗方法 105
6.2 混凝土碳化深度 106
6.3 碳化高溫后混凝土質量損失率 108
6.4 碳化高溫后抗壓性能 109
6.4.1 抗壓強度分析 109
6.4.2 基于質量損失率的抗壓強度經(jīng)驗計算式 110
6.5 碳化高溫后抗彎性能 111
6.5.1 抗折強度分析 111
6.5.2 基于質量損失率的抗折強度經(jīng)驗計算式 112
6.5.3 彎*損傷破壞過程的主裂縫擴展研究 113
參考文獻 115
第7章 碳化高溫后混凝土微觀性能 117
7.1 微觀結構分析試驗 117
7.1.1 XRD物相分析 117
7.1.2 TG-DSC綜合熱分析 117
7.1.3 壓汞法測試孔結構試驗 118
7.2 碳化高溫后混凝土XRD物相分析試驗結果 119
7.3 碳化高溫后混凝土TG-DSC綜合熱分析試驗結果 120
7.3.1 TG分析 120
7.3.2 DTG分析 121
7.3.3 TG定量分析 122
7.3.4 DSC分析 124
7.4 碳化高溫后混凝土孔結構特征參數(shù) 125
7.4.1 累積汞侵入*線 125
7.4.2 閾值孔徑、臨界孔徑、孔隙率分析 126
7.4.3 *可幾孔徑 127
7.4.4 孔徑分布特征 129
7.5 碳化高溫后混凝土孔結構特征與抗壓強度的灰熵分析 131
7.6 碳化高溫后混凝土孔結構分形特征研究 133
7.6.1 Menger海綿分形模型 134
7.6.2 基于熱力學關系的分形模型 135
參考文獻 138
第8章 高溫持荷下混凝土抗壓性能和損傷演化規(guī)律 139
8.1 試驗概況 139
8.1.1 原材料和試件尺寸 139
8.1.2 高溫持荷抗壓試驗 140
8.1.3 DIC方法 141
8.2 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土抗壓變形特性分析 142
8.2.1 持荷加熱階段混凝土抗壓變形演化特性 142
8.2.2 加載破壞階段混凝土抗壓變形演化特征 146
8.3 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土瞬態(tài)蠕變應變 148
8.4 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土壓縮應力-應變*線 150
8.4.1 無持續(xù)荷載作用時溫度對壓縮應力-應變*線的影響 150
8.4.2 高溫和持續(xù)荷載共同作用對壓縮應力-應變*線的影響 151
8.5 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土損傷本構模型 153
8.5.1 模型的建立 153
8.5.2 模型參數(shù)的確定 155
8.5.3 模型的驗證 156
8.5.4 溫度和持續(xù)荷載水平對損傷度Dm*線的影響 157
參考文獻 158
第9章 高溫持荷下混凝土彎*變形演化和失效分析 159
9.1 試驗概況 159
9.1.1 原材料和試件尺寸 159
9.1.2 高溫持荷抗折強度試驗 159
9.2 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土彎*變形特征分析 161
9.2.1 持荷加熱階段混凝土彎*變形演化特征 161
9.2.2 加載破壞階段混凝土彎*變形演化特征 164
9.3 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土彎*變形 166
9.3.1 不同溫度下無持續(xù)荷載作用的混凝土荷載-撓度*線 166
9.3.2 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土彎*蠕變撓度-時間和荷載-撓度*線 168
9.3.3 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土剩余抗折強度和峰值荷載處的總撓度 170
9.4 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土試件底部應變集中區(qū)張開位移 171
9.5 高溫和持續(xù)荷載作用下混凝土彎*失效準則的建立 172
參考文獻 174
第10章 荷載與碳化作用下混凝土高溫抗壓性能 175
10.1 試驗概況 175
10.1.1 持荷碳化試驗 175
10.1.2 持荷高溫試驗 177
10.2 碳化混凝土高溫下抗壓性能 177
10.2.1 碳化混凝土在高溫壓縮過程中的水平應變分布云圖分析 177
10.2.2 碳化混凝土自由熱膨脹 180
10.2.3 碳化混凝土高溫下壓縮應力-應變*線 183
10.2.4 碳化混凝土高溫下軸心抗壓強度、峰值應變和彈性模量 185
10.3 荷載和碳化共同作用下混凝土高溫抗壓性能 187
10.3.1 混凝土在高溫持荷階段的瞬態(tài)蠕變應變 188
10.3.2 荷載和碳化共同作用下混凝土高溫軸心抗壓強度和峰值應變 193
10.4 荷載和碳化共同作用下混凝土高溫損傷模型研究 195
10.4.1 碳化混凝土高溫損傷模型 195
10.4.2 荷載和碳化共同作用下混凝土高溫損傷模型 200
參考文獻 203