低胶凝材料自密实混凝土的耐久性研究初探

通过对比分别用萘系减水剂和Glenium6000SDC系列聚羧酸减水剂配制的自密实混凝土的电通量和碳化深度,探讨两种减水剂对混凝土耐久性影响的差异.结果表明,采用Glenium6000SDC系列聚羧酸减水剂时,混凝土的抗氯离子渗透性和抗碳化性能比掺萘系减水剂时更优良;且当Glenium6000SDC系列聚羧酸减水剂掺量增加,混凝土达到自密实状态时,早期强度虽略有降低,但抗碳化性能大幅提升.     

城市隧道混凝土结构耐久性及其增强技术的实践与思考

结合近几年来开展的几条城市隧道高性能混凝土应用研究,根据试验研究成果及工程实践经验,分析了城市隧道的关键耐久性问题,浅埋隧道受环境温湿度变化的影响较大,结构因季节性热胀冷缩沿纵向位移可导致混凝土产生拉应力,从而降低抗环境介质渗透的能力;介绍了提高体积稳定性、抗火性能、自防水性能和施工质量的措施,在优化粗细集料颗粒堆积密度的前提下,降低胶凝材料和水用量、使用具有减缩作用的高效减水剂,可改善体积稳定性、抗裂性、防水性能和耐久性.采用聚丙烯纤维可提高隧道混凝土抗火灾爆裂的能力,但受火后混凝土的抗渗透性降低,须采取修复措施;阐述了承载耐久性与防水耐久性的关系,提出应加强隧道超长结构热胀冷缩体积稳定性、防水耐久性、考虑施工保护层厚度及渗透性分布的承载耐久性评估方法,以及在原材料受限条件下高性能隧道混凝土配制技术的研究.     

坍落度与减水剂对混凝土早期开裂性能的影响

混凝土的早期收缩开裂问题已成为国内外专家的研究热点,为了研究混凝土必不可少的组成之一的减水剂对混凝土开裂性能的影响,采用福州大学的发明专利"水泥基材料抗裂性能测试诱导开裂法及其装置"进行减水剂品种和由减水剂掺量改变而导致混凝土坍落度变化对混凝土早期开裂性能的影响试验研究.试验研究结果表明:外加剂品种对混凝土的开裂性能有一定的影响.掺三聚氰胺系减水剂混凝土的抗裂性能优于掺萘系和聚羧酸系减水剂混凝土,掺萘系减水剂混凝土的抗裂性能最差.而且,即使同属萘系减水剂,不同的厂家、不同品牌的减水剂对混凝土开裂性能的影响也不尽相同.混凝土的坍落度对混凝土的开裂性能有一定的影响,坍落度在11～18 cm之间的混凝土抗裂性能相对较好.     

聚羧酸类减水剂在混凝土中的应用研究

为研究聚羧酸类减水剂对混凝土性能的影响规律,采用聚羧酸减水剂与萘系减水剂进行对比,研究了两种减水剂对水泥净浆的作用效果,以及对C25和C50混凝土性能的影响;并结合XRD,TG-DSC分析结果,探讨了聚羧酸类、萘系减水剂对水泥水化和强度发展规律.结果表明,与萘系减水剂相比,聚羧酸类减水剂对水泥颗粒有更好的分散性能和分散保持性,能有效地抑制水泥的早期水化和水化产物最初相的析出,减少水化产物CH晶体的生成而不影响后期混凝土结构的发展.对于C25混凝土的强度影响,两种减水剂相近,而对于C50混凝土,聚羧酸类减水剂优势更为明显.     

混凝土的抗酸雨腐蚀性及其机理研究

为了考察混凝土建筑在酸雨环境腐蚀下的耐久性问题,研究不同配合比的混凝土材料在酸雨侵蚀作用下的抗压强度、抗折强度和抗冲击性等性能,通过X射线衍射(XRD)、压汞测孔法(MIP)、扫描电镜和能谱仪(SEM-EDS)等测试方法,从粉煤灰、膨胀剂、聚丙烯纤维的作用机理入手,研究了侵蚀前后混凝土试块中水化产物微观结构及内部孔结构特征的变化.结果表明,聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土的抗酸雨腐蚀性效果最佳.基准混凝土水化产物在酸雨介质侵蚀下易转换为石膏和SiO2·nH2O,而聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土结构致密,有害孔显著减少,可有效阻碍酸雨介质侵蚀作用.     

聚羧酸类混凝土引气剂的工程性能

针对高性能混凝土高施工性、高耐久性要求,通过掺用具有梳型结构的聚羧酸类引气剂实现高性能混凝土,研究了聚羧酸类引气剂对混凝土含气量、气泡间距系数、工作性、强度和抗冻融耐久性的影响及其与减水剂的相容性,分析了聚羧酸类引气剂改善混凝土性能的机理.研究表明:聚羧酸类引气剂在掺量为0.006%时,混凝土含气量和气泡间距系数便可满足高性能混凝土工程使用要求;该类引气剂与常用混凝土减水剂、缓凝剂相容,可与减水剂、缓凝剂复合使用;除引气作用外,聚羧酸类引气剂还具有塑化和保塑作用,尤其适用于低水胶质量比混凝土,可在不降低混凝土强度的情况下,提高混凝土抗冻融耐久性.因此,聚羧酸类引气剂可用于配制高性能混凝土和自密实混凝土.     

电杆用免蒸养混凝土的力学及耐久性能

为了解决蒸汽养护不仅会造成混凝土耐久性能降低,而且耗费大量能源的问题,针对环形混凝土电杆生产工艺,通过采用外加剂与矿物掺合料复合技术,制备早强免蒸养混凝土,对比分析现有生产用蒸汽养护混凝土和所制备早强免蒸养混凝土的性能。结果表明:免蒸养混凝土能在3 d内达到与蒸养混凝土相同的强度,同时其耐久性提高,300次冻融循环后动弹性模量损失率减小2. 33%,质量损失率减小2. 17%,抗氯离子渗透性能明显改善;免蒸养混凝土中水化产物形貌及分布状态优于蒸养混凝土,其产物结晶更完整,缺陷更少,内部孔结构得到优化,无害孔增加,结构更密实。     

适合碾压混凝土的缓凝型聚羧酸类减水剂的研制

根据碾压混凝土的性能特点和施工要求,研制开发了一种水溶性高分子化合物,即含有磺酸根、羧酸根、羟基和氨基等多种官能团的缓凝型非萘系高效减水剂．与萘系类相比,该高效减水剂具有掺量低,减水率大,坍落度损失小,能延缓凝结时间,提高碾压混凝土的可碾性、耐久性,减少水化温升和水泥适应性较好等特点、     

掺合料水泥混凝土抗盐冻性能研究

耐久性是混凝土最重要的指标,耐久性的退化会直接影响结构的可靠性和安全性.当混凝土暴露于盐溶液和冻融环境下,会加剧混凝土的冻融破坏,混凝土表面将会产生剥落,同时动弹性模量会下降,严重影响混凝土构件的耐久性.通过对粉煤灰、矿渣粉和硅灰三种矿物掺合料对水泥混凝土力学性能、物理性能以及抗盐冻性能的研究表明,三种矿物掺合料的掺入均能改善混凝土抗氯离子渗透能力;粉煤灰的掺入会降低混凝土的强度及抗冻性能,而矿渣粉与硅灰的掺入会改善混凝土的抗压强度及抗冻性能,且小掺量的硅灰能够显著改善混凝土的物理、力学及抗冻能力.     

有机改性水泥基透水混凝土的性能研究

目的研究骨料级配、骨胶比、矿物掺合料、树脂对透水混凝土性能的影响,解决其高强与多孔的矛盾和易开裂不耐久的问题.方法通过粗骨料的空隙率找出最佳级配,利用减水剂与矿物掺合料的双掺技术,掺加一定量的砂,采用水泥与水性环氧树脂复配的技术来提高透水混凝土的性能.结果两种骨料质量比m(A)∶m(B)=1.5∶1时,骨料的紧密堆积空隙率最小;骨胶比为3.9时透水混凝土的性能较好;0.8%的减水剂与三种矿物掺合料的双掺技术可有效提高透水混凝土的抗压强度,且硅灰掺量为6%时效果最佳;加砂10%和掺入5%的水性环氧树脂能有效地解决透水混凝土的开裂,提高透水混凝土耐久性.结论骨料级配决定透水混凝土的强度;减水剂与适量的矿物掺合料进行双掺能显著提高透水混凝土的性能;掺加适量的砂和水性环氧树脂可略微提升强度,并能有效减少裂纹的出现,提升透水混凝土的耐久性.     

高掺量粉煤灰混凝土路面应用性能的试验研究

为了揭示高掺量粉煤灰混凝土性能，加快其在路面工程中的应用，研究了添加粉煤灰、硅粉和引气减水剂的混凝土性能，包括力学性能、部分耐久性、干缩性及耐磨性．通过对13种配合比混凝土性能评价，得出粉煤灰取代率为30％、硅粉掺入率为7％和引气减水剂为1％的混凝土，具有较高的抗折强度、抗压强度、低渗透性、高抗冻性、低干缩性、高耐磨性及良好的经济效益，建议该配合比为路面设计配合比．     

多尺度聚丙烯纤维混凝土孔结构及抗冻性

选用2种尺寸聚丙烯细纤维与1种聚丙烯粗纤维,进行单掺及混掺,对9组不同纤维掺量试件进行快速冻融循环试验、抗压、劈裂试验及压汞试验,研究不同冻融次数下混凝土质量、动弹性模量变化以及冻融循环前后混凝土拉、压强度变化;研究多尺寸聚丙烯纤维对混凝土孔结构的改善情况;研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土孔结构与抗冻性的关系,并对孔结构对混凝土抗冻性能的影响加以分析。试验结果表明:将聚丙烯纤维掺入素混凝土后,混凝土的微观孔结构和抗冻性能得到明显改善;在相同掺量条件下,聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土抗冻性有较大改善,且多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗冻性改善效果最好:相比于素混凝土冻融后抗拉、压强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土强度损失分别降低了9.95%～11.94%和4.29%～7.62%,单掺聚丙烯粗纤维混凝土强度损失分别降低了27.36%和16.67%,混掺多尺寸聚丙烯纤维混凝土强度损失分别降低了46.77%～53.23%和41.90%～50%。     

橡胶集料对混凝土抗冻性的影响

取两种不同粒径、四种不同掺量的橡胶代替等体积的细骨料砂制作橡胶混凝土试件,对其进行快冻法试验,研究橡胶集料混凝土在冻融循环作用下的耐久性.研究表明,随着橡胶掺量的不断增加,抗压强度和动弹性模量都会不断下降,但掺入橡胶能改善混凝土的抗冻性,橡胶粉比橡胶颗粒的效果好,掺入5%~10%的粒径≤0.27mm橡胶粉对混凝土的抗冻性能有明显改善作用.不过,掺入过多的橡胶则会降低其抗冻性.结果表明,运用无损检测的动弹性模量能很好地对橡胶混凝土的抗冻性作出正确评价.     

聚合物超细粉体混凝土耐久性能实验分析

为了对比硅灰、聚丙烯纤维和聚丙烯超细粉体3种外掺料对混凝土的改性作用,设计了基准混凝土、掺硅灰混凝土、掺聚丙烯纤维混凝土及掺聚丙烯纤维超细粉体混凝土4组C30强度高性能水工混凝土配合比。采用混凝土耐久性能实验方法,研究了混凝土的物理力学、抗裂、抗渗、抗冻及抗撞磨等耐久性能指标,分析不同外掺料对高性能水工混凝土的耐久性能影响。实验结果表明,利用超临界溶液快速膨胀法制备的聚丙烯超细粉体作为一种新型的聚合物混凝土掺合料,综合了有机聚合物材料与无机矿物超细粉体的部分优良特性,能全面提高混凝土的力学性能,并能有效改善混凝土的抗裂、抗渗及抗冻等部分耐久性能。     

透水模板布改善混凝土表层质量试验研究

为研究透水模板布对混凝土表层微观质量的影响,采用贴透水模板布试模与普通试模成型的水泥净浆和水泥砂浆试块模拟表层混凝土的微观孔隙结构,运用扫描电镜、压汞法及分形理论分别对试块的表观质量和微观孔隙结构进行了测试和分析.试验结果表明:使用透水模板布后水泥净浆与水泥砂浆试块表观质量提高,孔隙体积减小,孔隙率分别降低了3.95%和7.59%.孔隙分布得到了改善;临界孔径分别由93.8和338.4 nm减小到了54.1和58.6 nm,抗渗性增强.分形理论分析表明,贴透水模板布试块孔隙分形维数减小,孔隙分布范围变窄,孔隙结构趋于规则,有利于提高混凝土耐久性.     

高性能混凝土在人防工程中的应用

通过参阅国内外研究文献认为,影响混凝土耐久性的主要因素是钢筋锈蚀,并针对这一因素进行了探讨,详细阐述了钢筋锈蚀机理,以及造成钢筋锈蚀的主要原因,特别是混凝土碳化、氯离子侵蚀等问题,并结合这些问题提出了改善混凝土耐久性的措施.结合某人防工程探讨了将高性能混凝土应用于人防工程中的可行性,并从设计和施工角度提出了具体的实施方案.结果表明,实际工程的干缩裂缝明显减少,结构的抗渗性能大大提高.     

机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响机理

为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响及其变化规律,采用固定砂石体积法和改进的全计算法配制了5组机制砂掺量(0、30%、60%、80%、100%)的自密实轻骨料混凝土,并与2组机制砂掺量(0、100%)的自密实混凝土对比,测试了各龄期下混凝土的碳化深度,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对比研究了自密实轻骨料混凝土和机制砂自密实轻骨料混凝土碳化前后的微观结构。结果表明：随着龄期的增长,混凝土碳化深度不断增加,但碳化速率前期较大,后期较小;机制砂的掺入能够细化孔结构,提高硬化浆体和骨料过渡界面区的密实度,轻骨料特有的内养护机制能够改善骨料水泥石过渡区界面结构,均可提高混凝土的碳化性能。最后,得到了关于机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土碳化深度预测模型,可为机制砂自密实轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。     

聚丙烯纤维混凝土耐久性与冻融损伤模型研究

掺入适量聚丙烯纤维即可以提高混凝土力学性能,又能够很好地改善混凝土耐久性。通过完成不同纤维掺量聚丙烯纤维混凝土抗水渗透试验、抗冻试验,得出耐久性最佳配合比。利用现有理论,结合数值分析最小二乘拟合方法,建立以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量聚丙烯纤维混凝土的冻融损伤模型,完善现有软岩隧道喷层支护耐久性理论,对于软岩隧道支护技术发展具有广泛推广意义。     

低碱度磨细钢渣混凝土的性能研究

对掺入磨细电炉氧化钢渣的混凝土的抗压强度及抗渗性、抗冻性、抗碳化等耐久性能进行了研究。结果表明:低碱度电炉氧化钢渣具有一定反应活性,适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能无显著影响,但掺量以不超过20%为宜;将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能。