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扰动对混凝土抗压强度影响的机理分析

更新时间:2016-07-05

目前国内外对混凝土受扰动问题取得了一定的成果,对提高混凝土的抗扰动能力提出了一些措施。为了进一步探究混凝土受扰敏感期以及扰动对混凝土的影响,对混凝土分三个阶段进行扰动试验:混凝土初凝以前阶段、混凝土初凝至终凝阶段以及从注模至终凝阶段持续扰动,从混凝土抗压强度、内部结构以及耐久性几个方面研究,并分析了影响机理。

1 扰动的定义

“扰动”是指由于桥面开放交通引起的桥梁扰动。扰动的载体是桥梁结构,扰动的对象是修复混凝土。事实上,振捣密实后的新鲜混凝土,其凝结硬化与强度发展分为三个阶段:

有学者曾对20个社会影响力较大的冤案进行研究,最终统计其中95%的案件存在刑讯逼供的现象,而只有一起案件没有刑讯逼供,但该案侦查人员采取了引诱的方法使被害人进行了错误的指认[2]。2012年《刑事诉讼法》修改时确立了犯罪嫌疑人在看守所羁押并讯问、侦查讯问同步录音录像制度、非法证据排除规则等规定。有学者指出,“这些措施客观上确实在遏制刑讯逼供方面起到了显著作用,目前刑讯特别是表现为肉刑的刑讯现象已经明显减少”[3]。但是,有关部门在办理刑事案件中,刑讯逼供现象仍未完全杜绝,而且侦查或调查人员还可能采取威胁、引诱、欺骗等方法收集证据,这些方法也侵犯到被讯问人员的相关权利。

(1)第一阶段发生在振捣密实到初凝之前。这个阶段混凝土是塑性状态的宾汉姆体,它的初始剪应力(骨料的骨架结构)和粘度系数(水泥净浆与部分砂浆)很低,混凝土即使受到扰动而移动了骨架结构,也能自愈,性能不会受到影响。

(2)第二阶段发生在初凝到终凝之间。这个阶段是混凝土由塑性体向固体的转化期,骨架结构的初始剪应力变大,水泥净浆已经有部分水化硬化,具有了内聚力。在这个阶段,扰动变形造成的砂浆裂缝与骨料位移有相当部分是不能自愈和恢复的,混凝土强度损失及整体性的有害微裂缝随之而来,因此此阶段必须控制交通荷载扰动。

(3)第三阶段发生在混凝土终凝后。这个阶段混凝土即使强度较低,但只要扰动变形产生的内应力不大于此时混凝土的抗力强度,混凝土性能就不会受到影响;反之,必定造成扰动永久损伤。

管桁架结构与网架结构相比,省去了下弦纵向杆件和球节点,杆件间采用直接焊接的方式连接。最常见的空间管桁架是空间倒三角形管桁架,这种结构造型美观,线条流畅,安装方便,同时具有良好的自稳定性,还可满足各种不同建筑造型的要求,尤其是构筑圆拱和任意曲线形状比网架结构更有优势。

由混凝土凝结硬化与强度的发展关系可以得知,混凝土在初凝后就需要开始控制材料扰动的影响,从材料的角度出发即提高材料在初凝后的内聚力和抗力强度;从桥梁结构的角度出发即降低结构在行车作用下的弯曲和振动,对结构进行减振控制。

2 扰动对混凝土抗压强度的影响

2.1 混凝土凝结时间测定

水泥混凝土初凝以前是内部结构最不稳定的阶段,而初凝到终凝阶段是水泥水化产物形成比较快的时期,也是强度增长较快的阶段。如果在这两个阶段混凝土受到扰动,很容易使混凝土骨料下沉浆体上浮,破坏水泥水化产物的结构,降低混凝土的强度。

图1 混凝土惯入阻力与时间关系曲线

(1)初凝以前扰动对混凝土抗压强度的影响

2.2 扰动对混凝土抗压强度的影响

混凝土在终凝以前,混凝土的振动会使混凝土内部结构产生破坏降低混凝土抗压强度,但是终凝以后,已有研究表明,由于混凝土强度开始形成,对外部的扰动可以形成一定的抵御作用,所以扰动不会对此阶段的混凝土产生影响。为了研究扰动对混凝土产生怎样的影响,有必要将其分成三个阶段研究,分别是混凝土初凝以前(惯入阻力值 0~3.5MPa)、初凝至终凝阶段(惯入阻力值 3.5~28MPa)以及试件成型至终凝时(惯入阻力值 0~28MPa)持续扰动对混凝土性能的影响。

将测得的混凝土凝结时间与贯入阻力绘制成相应的折线,如图1。其中横坐标表示凝结时间,纵坐标为贯入阻力值,3.5MPa 和 28MPa 这两个点对应的横坐标就为混凝土的初凝和终凝时间。从图中可看出,本试验所用混凝土的初凝和终凝时间分别为水泥与水接触后的 6h 和 10h。

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图2 初凝前扰动对混凝土强度的影响

由图2可知,在 1d、3d、28d 分别测试了受扰动和未扰动混凝土抗压强度值,初凝以前混凝土受扰以后抗压强度明显降低,混凝土 1d 龄期时抗压强度平均损失在 4MPa 左右,3d 龄期混凝土抗压强度平均损失在 11MPa 左右,28d 混凝土抗压强度平均损失在 5MPa左右,所以初凝以前混凝土若受到扰动对混凝土的抗压强度产生的影响较大,这是因为扰动能使混凝土骨料与浆体分离,出现分层离析现象,从而使混凝土抗压强度下降,图 3 为同条件下不扰动的混凝土内部图片,图 4 为混凝土受扰后的内部图片,对比两图可明显看出图 3 扰动使浆体大量上浮,骨料下沉集中到一起,图 3 骨料和浆体均匀分布,内部结构十分完好。

图3 初凝前混凝土未扰断面

图4 初凝前受扰后混凝土断面

由图2可知,1d 混凝土抗压强度损失率为 12.64%,3d 混凝土抗压强度损失率为24.45%,28d 混凝土抗压强度损失率为 10.28%,出现 1d 抗压强度损失较小然后增大再降低的现象,这种现象可能是由于混凝土由于受到扰动导致混凝土骨料之间的内摩擦力增大,出现 1d 龄期的抗压强度损失率较低,到 3d 龄期时,骨料之间内摩擦力的优势不再明显,同时由于扰动导致胶凝材料的流失,使得骨料之间无法很好地结合在一起,内部缺陷开始暴露,随着龄期的增长,混凝土的内部裂缝逐渐愈合,内部裂缝又恢复稳定,对强度影响变小,所以 28d 龄期时混凝土的抗压强度损失率又开始下降。

τn—试件的超声波相对传播时间(%),精确至0.1;

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(2)初凝以后扰动对混凝土抗压强度的影响

根据惯入阻力仪测试结果,混凝土初凝到终凝时间为4h,试验制作一系列混凝土试件,其中有一组基样,不振;当混凝土贯入阻力3.5~28MPa范围内时开始振动,振动时间为4h,扰动后试件在室温内静置,待拆模后放入养护室进行养护。上述试件分别测1d、3d、28d抗压强度。

图5 初凝后扰动对混凝土强度的影响

由试验数据可知,28次冻融循环以后,受扰混凝土虽然尚未达到破坏标准,但是受扰后单位面积剥落物质量明显高于未扰混凝土单位面积剥落物质量,从单位面积剥蚀量方面可以看出扰动后混凝土耐久性明显变差。

图6 初凝以后混凝土未扰断面

图7 初凝以后受扰混凝土断面

比较图6、图7,可发现混凝土初凝以后受扰虽然有一定程度的分层离析现象但是并不明显,由图8可知1d混凝土抗压强度损失率为-21.9%,3d混凝土抗压强度损失率为5.8%,28d混凝土抗压强度损失率为9.45%,说明混凝土初凝以后终凝以前扰动对混凝土的破坏并不明显。产生这种现象的原因是混凝土初凝以后终凝以前若受到扰动,由于振动使团聚的水泥颗粒分散开,促进了水泥的水化,这种作用效果要大于扰动对混凝土的破坏效果,所以出现受扰混凝土早期强度优于未扰混凝土早期强度。受扰混凝土3d龄期时开始低于未扰混凝土,这是由于受扰混凝土水化较快的优势不再明显,同时由于扰动导致内部产生裂缝,使受扰混凝土3d龄期以后抗压强度损失率持续升高。当混凝土初凝以后终凝以前受到扰动,混凝土开始失去塑性,内部凝聚结构初步形成,水泥水化后,还会在未完全水化的水泥颗粒表面形成一层以水化硅酸钙凝胶为主的渗透膜层,阻碍了水泥颗粒与水接触,减缓了水化反应的进行,此时水泥颗粒表面的渗透膜层在渗透压的作用下发生自行破裂,对混凝土施加扰动后,会加速膜层的破裂,使水泥水化加速,扰动密实效果明显,抵御了部分扰动造成的破坏作用,扰动对混凝土抗压强度的影响较小。

(3)浇注到终凝持续扰动对混凝土抗压强度的影响

为了探究混凝土从浇注到终凝持续扰动对抗压强度产生的影响,试验制作一系列混凝土试件,其中有一组基样,不振;其余各组在贯入阻力0~28MPa范围内持续振动,振动时间为10h,扰动后在室温内静置一天,待拆模后放入养护室进行养护。上述试件分别测1d、3d、28d抗压强度。

图8 持续扰动对混凝土强度的影响

由图8可知,若混凝土从浇注到终凝持续扰动,受扰混凝土抗压强度明显低于未扰混凝土抗压强度,1d龄期混凝土抗压强度平均损失在2MPa左右,3d龄期混凝土抗压强度平均损失在12MPa左右,28d混凝土抗压强度平均损失在13MPa左右,说明混凝土终凝前持续受到扰动对抗压强度影响较大。

图9 未扰混凝土断面图

图10 终凝以前受扰混凝土断面

由图9、图10混凝土受扰断面可以看出,扰动导致混凝土出现明显的浆体上浮现象,由图8可知1d抗压强度损失率为 8.5%,3d 抗压强度损失率为 29.8%,28d 抗压强度损失率为 26.8%,说明混凝土若持续受到扰动,混凝土内部会受到严重的破坏使抗压强度明显降低。

首先,朱彝尊树立了以“崇儒传道”为核心的学术思想与文化使命观,奠定了其后治学趋向与人生取径的思想基础。

当混凝土从注模到终凝受到持续扰动,扰动混凝土既有扰动破坏作用,又有扰动密实作用,这两种作用对混凝土的影响实际上是扰动对混凝土内部结构形成过程干扰作用的反映。通过试验数据发现,此时混凝土抗压强度损失率较大,说明扰动破坏作用效果大于扰动密实作用效果。

根据惯入阻力仪测试结果,混凝土初凝时间为 6h,试验制作一系列混凝土试件,其中有一组基样,不振;其余各组在贯入阻力 0.0~3.5MPa 范围内持续振动,振动时间为 6h,扰动后在室温内静置一天,待拆模后放入养护室进行养护。上述试件分别测 1d、3d、28d 抗压强度。

3 扰动对混凝土耐久性的影响

冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量和单位面积的材料剥落量作为道路混凝土抗冻性的主要评价指标。其中,单位面积的材料剥落量反映了混凝土表面剥蚀破坏情况,而相对动弹性模量则反映混凝土内部受损情况。

表面剥落量是评价混凝土盐冻破坏最科学、有效的技术指标,它是混凝土盐冻破坏试验后剥落物 105℃下干燥烘干的重量与试件接触盐溶液的表面积之比,其按下式计算:

式中:LSn—n 次冻融循环后试件的剥落量,g/m2

Mn—n次循环后的累计剥落物重量(105℃烘干),g;

Ar—测试试件的表面积,m2

相对动弹模量可以反映混凝土受冻后内部破坏情况,其计算公式如下:

本研究具有一定的局限性:(1)样本量相对较小,有必要进行大样本的研究进一步证实DWI判断AS骶髂关节炎活动性的价值。(2)不同医师判断AS临床活动性的一致性尚未评价。(3)ADC值的变化并没有相应组织病理学对照研究,然而临床工作中并不推荐骶髂关节活检评价AS活动性。(4)本研究并未观察与骶髂关节炎活动性相关的其他结构,如滑膜、软骨、韧带及周围软组织病变。(5)治疗方法及治疗时间对ADC值的影响,尚未评价。

如图5所示,分别测试了混凝土初凝后受扰和未扰 1d、3d、28d 抗压强度值,受扰混凝土 1d 抗压强度平均高于未扰混凝土 7MPa 左右,从 3d 龄期开始,受扰混凝土抗压强度低于未扰混凝土,3d 龄期混凝土抗压强度平均损失在 3MPa 左右,28d 混凝土抗压强度平均损失在 5MPa 左右,受扰混凝土抗压强度呈现先高于未扰混凝土抗压强度然后再低于未扰混凝土抗压强度的现象。

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图11 受扰和未扰试件单位面积剥落物质量

抗冻性试验对终凝前持续受扰试件进行测试,试验采用大小为100mm×100mm×100mm试件,试验分成2组进行,分别为受扰组和未扰组,每组5个试件,用纱布过滤留在试件盒中的剥落物,将过滤后含有全部剥落物的纱布在烘箱中烘干24h,待冷却后测量烘干后纱布和剥落物总质量。单位面积上剥落物总质量计算值的算术平均值作为该组试件单位测试表面面积上剥落物总质量测定值。试验数据如图11。

混凝土材料的宏观性能是其内部结构的直观体现,宏观上看,混凝土是由水泥、水、砂和石混合后加水形成的一种多组分的复合材料,混凝土凝结硬化的过程正是水泥水化形成水泥石和界面过渡区的直观体现,若此时对混凝土施加一定扰动,会对水泥的水化过程和界面过渡区造成影响,最终使混凝土的宏观性能发生变化。从宏观上看,扰动对混凝土主要产生两种作用效果,可归纳为扰动密实作用和扰动破环作用。当混凝土初凝以前受到扰动,混凝土内部凝聚结构的连接强度较弱,若受到持续的扰动会导致混凝土内部浆体上浮,粗骨料集中下沉,此时混凝土分层离析现象明显,此时扰动主要是起到破坏作用,使混凝土整体抗压强度显著降低。

t0—在预吸水后第一次冻融之前,超声波在试件和耦合剂中的总传播时间,即超声波传播时间初始值(μs);

tn—经 N 次冻融循环后超声波在试件和耦合剂中的总传播时间(μs);

tc—超声波在耦合剂中的传播时间(μs)。

每次冻融循环以后,取5个试件的超声波相对动弹性模量计算值的算术平均值为该组试件的超声波相对动弹性模量值测定值。试验数据如图12。

本文第1节主要介绍低电压SRAM测试中的一种比较难以检测的故障:稳定性故障。并且针对低电压SRAM中的稳定性故障,设计出专门的DFT电路来进行对该故障的检测;第2节介绍在March C+算法的基础上,根据故障原语推导相应的新型测试算法来检测更多的故障类型、提高算法的故障覆盖率,最终实现MBIST电路设计;第3节介绍电路仿真结果;第4节给出结论。

图12 受扰和未扰试件相对动弹模量

由图11可知,受扰试件单位面积剥蚀量始终大于未扰试件的剥蚀量,说明扰动对混凝土耐久性产生了较大的影响。由图12可知,随冻融循环次数的增加,各组混凝土试件的动弹性模量逐渐变小,说明混凝土内部损伤逐步增大。未扰混凝土动弹模量始终大于受扰混凝土,说明未扰混凝土盐冻后土内部损伤小于受扰混凝土;受扰混凝土盐冻后相对动弹模量变化较大,28次冻融循环后动弹模量接近80%,说明扰动后混凝土内部裂缝较多,破坏了混凝土内部结构,导致盐水更容易渗入混凝土内部,使混凝土耐久性变差。

经济增长收敛性是指在封闭的经济条件下,对于一个有效经济范围的不同经济单位,初期的静态指标和其经济增长速度之间存在负相关关系,即落后地区比发达地区有更高的经济增长率 (刘强,2001)[21]。将其应用于能源领域,β收敛是指某地区能源强度的增长速度与其能源强度的初始水平呈负相关关系,分为绝对收敛和条件收敛两种。绝对β收敛是假设不同地区具有相同的外部条件,如经济发展程度、技术水平、产业结构等,随着时间的推移,所有地区的能源强度都将收敛于相同水平;条件β收敛是将外界因素纳入到模型中,探讨外界因素对能源强度收敛的影响。因而,本文通过建立条件β收敛的模型来探讨产业转移对能源强度收敛的影响。

在冻融循环作用下,混凝土的表面剥蚀破坏为主要现象,反映混凝土内部损伤情况的相对动弹模量可作为评定混凝土抗冻性能的辅助指标,综合两个指标说明,扰动对混凝土耐久性的破坏比较明显。混凝土受扰后,破坏了混凝土原有的致密结构,较多的微裂纹使盐水更容易渗入到混凝土内部,当混凝土孔隙中盐结晶体量超过一定量时,将产生盐结晶压,从而更容易引起混凝土表面剥蚀。

4 结论

分别测试了混凝土初凝以前受扰、初凝至终凝受扰以及混凝土从注模到终凝持续扰动三种情况下混凝土的抗压强度,浅析了扰动对混凝土抗压强度影响的机理,得到了如下结论:

(1)混凝土初凝以前若受到扰动对混凝土的抗压强度影响明显,并且混凝土抗压强度损失值随着龄期的发展呈现先增大后减小的现象,混凝土抗压强度损失率最大值大于20%。扰动使混凝土分层离析现象明显,导致混凝土抗压强度下降。

客户细分的方法很多,销售可以根据自己了解的具体情况进行划分。客户细分完成以后,对不同类别的客户制定不同的服务策略。

(2)混凝土初凝至终凝若受到扰动对混凝土会有一定的破坏作用但是并不明显,混凝土抗压强度损失率在10%以内,此时由于扰动密实作用抵消了部分扰动破坏带来的影响,导致此阶段扰动的破坏作用效果减弱。

(3)混凝土若从注模到终凝持续受扰对混凝土抗压强度影响很大,抗压强度损失率大于20%。此时,受扰混凝土既受到扰动破坏作用,又受到扰动密实作用,这两种作用对混凝土的影响在宏观上反映了混凝土的抗压强度,此时扰动破坏作用效果更为明显。

(4)混凝土受扰后由于内部损伤较大,在冻融循环作用下,结合剥蚀量和相对动弹模量两个指标,受扰混凝土耐久性明显比未扰混凝土耐久性差。

刘莉
《北方交通》 2018年第5期
《北方交通》2018年第5期文献

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