• ISSN 0258-2724
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干湿−冻融-盐侵作用下再生混凝土的寿命预测及敏感性分析

王晨霞 张炜泽 曹芙波 韩慧超 苏天 肖胜先 秦士杰

王晨霞, 张炜泽, 曹芙波, 韩慧超, 苏天, 肖胜先, 秦士杰. 干湿−冻融-盐侵作用下再生混凝土的寿命预测及敏感性分析[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240403
引用本文: 王晨霞, 张炜泽, 曹芙波, 韩慧超, 苏天, 肖胜先, 秦士杰. 干湿−冻融-盐侵作用下再生混凝土的寿命预测及敏感性分析[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240403
WANG Chenxia, ZHANG Weize, CAO Fubo, HAN Huichao, SU Tian, XIAO Shengxian, QIN Shijie. Life Prediction and Sensitivity Analysis of Recycled Concrete Under Dry, Wet, Freeze-Thaw, and Salt Intrusion[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240403
Citation: WANG Chenxia, ZHANG Weize, CAO Fubo, HAN Huichao, SU Tian, XIAO Shengxian, QIN Shijie. Life Prediction and Sensitivity Analysis of Recycled Concrete Under Dry, Wet, Freeze-Thaw, and Salt Intrusion[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240403

干湿−冻融-盐侵作用下再生混凝土的寿命预测及敏感性分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240403
基金项目: 国家自然科学基金项目(51868061,52368024);内蒙古自治区自然科学基金项目(2022LHMS05011,2024MS05028)
详细信息
    作者简介:

    王晨霞(1977—),女,教授,研究方向为固体废弃物资源化及其耐久性,E-mail:wangchenxia77@139.com

    通讯作者:

    曹芙波(1976—),男,教授,研究方向为固废资源化和钢与混凝土组合结构,E-mail:caofubo@139.com

  • 中图分类号: TU398.1

Life Prediction and Sensitivity Analysis of Recycled Concrete Under Dry, Wet, Freeze-Thaw, and Salt Intrusion

  • 摘要:

    针对河套灌溉盐渍土地区再生混凝土结构耐久性不足问题,模拟该地区典型地貌环境,将混凝土试件置于干湿−冻融环境中以探究硫酸钠侵蚀规律与机理. 以混凝土类型、水灰比及硫酸钠溶液浓度为试验变量,选取质量评价参数ƞa、动弹性模量评价参数ƞb作为关键评价参数,建立综合损伤评价指标,并基于此进行两参数Weibull可靠性分析,同时,采用灰色关联度对各影响因素进行敏感性分析. 结果表明:普通混凝土的抗侵蚀性能优于再生混凝土,在第四次循环结束后,普通混凝土的ƞb值为再生混凝土的4倍;适当降低水灰比可提高再生混凝土抗侵蚀性能;在复合因素影响下,再生混凝土损伤由硫酸钠结晶膨胀作用与化学腐蚀作用共同累积导致,硫酸钠浓度越高,损伤发展越快,在3次循环结束后,RC-0.46-0%组ƞb值仍有0.051,而RC-0.46-10%组ƞb值为−0.066,试件已发生破坏;Weibull分布函数能有效描述再生混凝土的侵蚀损伤过程,通过建立加速寿命可靠度函数可直观预测试件的服役寿命,且预测结果与试验结果较一致;根据灰色关联度分析结果,在4次循环结束后,水灰比为0.53试件的ƞa值分别比水灰比为0.46和0.39的试件降低了0.36和0.65,而后两组试件的ƞb值基本一致,因此,水灰比是影响再生混凝土耐久性的主要因素.

     

  • 图 1  原混凝土强度检测

    Figure 1.  Original concrete strength testing

    图 2  模拟河套地区干湿−冻融循环实验制度

    Figure 2.  Experimental system for simulating dry, wet, and freeze-thaw cycles in Hetao region

    图 3  质量评价参数ƞa

    Figure 3.  Quality evaluation parameter ƞa

    图 4  动弹性模量评价参数ƞb

    Figure 4.  Dynamic elastic modulus evaluation parameter ƞb

    图 5  不同混凝土类型的微观形貌

    Figure 5.  Microscopic morphology of different types of concrete

    图 6  加速寿命数据概率图

    Figure 6.  Probability of accelerated life data

    图 7  退化分布曲线

    Figure 7.  Degradation distribution curves

    表  1  粗骨料性能

    Table  1.   Properties of coarse aggregate

    类别 堆积密度(kg•m−3 表观密度(kg•m−3 针片状含量/% 压碎指标/% 吸水率/%
    10 min 24 h
    再生粗骨料 1396 2316 5.5 17.9 1.9 3.2
    天然粗骨料 1516 2735 1.3 9.5 0.6 1.8
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    表  2  粗骨料的粒径与级配

    Table  2.   Particle size and grading of coarse aggregate

    骨料级配粒径/mm
    4.7509.50016.00019.00026.50031.500
    再生粗骨料1.0000.8030.5250.2750.1120.000
    天然粗骨料1.0000.8310.4090.2170.0390.000
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    表  3  配合比设计

    Table  3.   Concrete mix design

    试件编号水灰比材料用量(kg•m−3高效引气减水剂/
    %
    28 d立方体抗压强度/
    MPa
    水泥普通粗骨料再生粗骨料附加水
    NC-0.460.463918041024018000.01057.27
    RC-0.530.533408270105318044.50.01034.77
    RC-0.460.463918040102418043.30.01038.57
    RC-0.390.39461773098418041.70.01044.84
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    表  4  试件分组

    Table  4.   Specimen grouping

    试件分组 水灰比 溶液浓度/% 抗压强度/MPa
    NC-0.46-5% 0.46 5 57.27
    RC-0.53-5% 0.53 5 34.77
    RC-0.46-5% 0.46 5 38.57
    RC-0.39-5% 0.39 5 44.84
    RC-0.46-0% 0.46 0 39.23
    RC-0.46-10% 0.46 10 37.49
    注:NC表示普通混凝土,RC表示再生混凝土,小数表示水灰比,百分数表示NaSO4浓度.
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    表  5  K-S检验结果

    Table  5.   K-S test results

    试件分组ƞaƞbD (5,0.05)
    NC-0.46-5%0.2640.3110.563
    RC-0.53-5%0.2450.180
    RC-0.46-5%0.2090.174
    RC-0.39-5%0.2450.183
    RC-0.46-0%0.3310.193
    RC-0.46-10%0.2010.272
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    表  6  参数估计值

    Table  6.   Parameter estimate

    试件编号mθ
    NC-0.46-5%5.02533.197
    RC-0.53-5%2.15513.488
    RC-0.46-5%1.69916.907
    RC-0.39-5%2.14121.092
    RC-0.46-0%1.80011.354
    RC-0.46-10%3.51019.184
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    表  7  评价指标关联度

    Table  7.   Correlation grade of evaluation indicators

    评价指标质量(排名)动弹性模量(排名)
    水灰比0.858(1)0.728(2)
    抗压强度0.790(2)0.792(1)
    盐溶液浓度0.751(3)0.702(3)
    循环次数0.582(4)0.541(4)
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-27
  • 录用日期:  2026-03-02
  • 修回日期:  2025-04-20
  • 网络出版日期:  2026-03-16

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