高效减水剂对结构混凝土长期性能影响

研究了聚羧酸(PCA)、高浓、低浓萘系(H-PNS,L-PNS)3种高效减水剂对混凝土浆体初始流动度、抗压强度及碳化、氯离子渗透扩散系数、干湿循环破坏性能影响.结果表明,PCA高效减水剂与H-PNS,L-PNS高效减水剂相比,具有掺量低、混凝土坍落度保持性好、早期强度发展快的特点.掺加3种高效减水剂混凝土中,相同碳化时间里,掺加L-PNS减水剂混凝土碳化深度>掺加H-PNS减水剂混凝土碳化深度>掺加PCA减水剂混凝土碳化深度,掺加L-PNS减水剂的混凝土氯离子渗透扩散系数>掺加H-PNS减水剂的混凝土氯离子渗透扩散系数>掺加PCA减水剂的混凝土氯离子渗透扩散系数.掺加3种高效减水剂的混凝土受干湿循环劣化损伤(相对抗压强度比、相对动弹性模量、质量损失)影响不大.     

掺粉煤灰混凝土强度劣化试验研究

为研究掺粉煤灰混凝土的抗压强度劣化规律,以碎石、水泥、粉煤灰、中砂与自来水为原材料,制备掺粉煤灰混凝土试件。在碳化与干湿循环等环境作用下,利用万能压力试验机,展开试件强度劣化试验。试验结果表明：粉煤灰掺量未超过30%(包含30%)时,试件抗压强度未出现劣化现象;粉煤灰掺量超过30%时,粉煤灰掺量越多,试件抗压强度劣化程度越大。龄期延长,各试件抗压强度均有所提升;增加粉煤灰掺量,会提升试件劈拉强度的劣化程度;延长龄期,会减缓试件劈拉强度的劣化速度。增加水胶比含量,导致试件劈拉、抗压强度劣化程度提升;碳化作用下,试件抗压及劈拉强度有所提升,碳化时间为13 d时,试件抗压及劈拉强度达到峰值;干湿循环作用下,试件的抗压及劈拉强度均会出现劣化情况,粉煤灰掺量为30%时,试件的抗压及劈拉强度均值相对较高。     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

干湿循环次数对氯离子扩散系数的影响

研究了4种混凝土干湿循环次数与氯离子扩散系数的关系.通过测定各混凝土在盐湖卤水-干湿循环环境下的氯离子含量,应用三维扩散理论模型计算氯离子扩散系数.结果表明:各混凝土的氯离子扩散系数(Dcx)与干湿循环次数呈幂指数函数关系,Dcx值与干湿循环次数、粉煤灰和矿渣的掺量呈正相关关系;与硅灰的掺量呈负相关关系.     

冻融—硫酸盐干湿循环作用下复掺水泥砂浆性能研究

探讨了复掺粉煤灰、矿渣在冻融循环、硫酸盐干湿循环以及二者共同作用下的性能。通过研究其质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度等力学性能来对复掺比例进行讨论,得出了复合作用下的较优配合比.研究表明:随着循环次数的增加,试块破坏程度逐渐严重,质量损失率出现负增长现象,相对动弹性模量及抗压强度逐渐减小.掺入矿物掺合料的试件组(试验组)性能略差于未掺入矿物掺合料的试件组(对照组),水胶比越小,其试验组与对照组的数据曲线变化趋势越相似.复合作用下,试件的破坏程度相对单一作用下更严重,但是破坏过程相对平缓.     

碳化与盐雾共同作用下的混凝土氯离子扩散性能

为了探明海洋大气环境下混凝土氯离子侵蚀规律,从氯离子质量分数、氯离子扩散系数、混凝土孔隙结构3个方面讨论了碳化对混凝土氯离子扩散性能的影响.研究结果表明:碳化减缓了混凝土内部氯离子质量分数的衰减,增加了混凝土内部的自由氯离子质量分数,对混凝土的抗氯离子侵蚀性能造成了不利影响.当混凝土水胶比较大时或是掺加粉煤灰后,碳化引起氯离子质量分数增大的现象较为显著;碳化反应虽然造成了混凝土总孔隙率的下降,但会使临界孔径和最可几孔径增大,孔隙连通性提高,因而造成混凝土氯离子扩散系数的增大.     

三因素作用下混凝土耐久性试验研究

利用自制加载装置,研究硫酸盐侵蚀、干湿循环和弯曲荷载耦合作用时混凝土的损伤劣化规律.试验结果表明:弯曲荷载加速了硫酸盐对混凝土的侵蚀作用;在1年内,干湿循环对硫酸盐侵蚀混凝土的影响不明显;混凝土试件接近破坏时,重量稍有增加.钢纤维对混凝土重量损失影响不大,其主要作用是减缓混凝土相对动弹性模量的降低,并随钢纤维体积率增大而效果更佳.粉煤灰有利于提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力.     

石灰石粉对混凝土耐久性能的影响

为促进石灰石粉在混凝土中的应用,研究石灰石粉的粒径、 掺量和其它辅助性胶凝材料对混凝土耐久性能的影响. 研究结果表明,石灰石粉的掺入,生成碳铝酸钙,并稳定钙矾石. 粉煤灰和矿粉中的铝相促进石灰石粉的反应,进一步增大了碳铝酸钙和钙矾石的含量. 当石灰石粉的平均粒径为19.92μm时,混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度最小. 当石灰石粉的掺量为10%~15%时,混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度最小. 复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉进一步降低了混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度. 当水胶比为0.4时,用石灰石粉制备混凝土具有优异的抗钢筋锈蚀和抗冻性.     

多盐耦合腐蚀环境下混凝土性能劣化规律

为了探究实际工业化学腐蚀环境对混凝土物理力学性能的影响规律，在氯盐、硫酸盐及镁盐环境下，进行了半浸泡与全浸泡的现场暴露试验，并在室内进行了相应的腐蚀模拟试验，研究不同水胶比、腐蚀质量分数及干湿周期对混凝土质量、抗压强度、动弹性模量及损伤层厚度的影响.结果表明：半浸泡混凝土与室内模拟试验混凝土相对质量、相对动弹性模量、抗压强度均随时间先上升后下降，损伤层厚度随时间持续上升.全浸泡方式对混凝土的劣化损伤远低于半浸泡方式，全浸泡方式延长了半浸泡方式各转折点所需时间.水胶比增大、质量分数提升及干湿周期缩短均促进Friedel盐、钙矾石及氢氧化镁等生成，加速混凝土劣化.腐蚀性离子渗入混凝土的先后顺序为：氯离子、硫酸根离子、镁离子.     

多因素下地铁混凝土耐久性试验

综合考虑地铁沿线复杂的气候特点和腐蚀环境,在室内设计了考虑紫外线照射、干湿循环、冻融循环、硫酸盐及镁盐腐蚀的大循环试验,对3种水胶比和3种粉煤灰掺量共5种配合比的混凝土进行了耐久性试验,通过试件表观现象、抗压强度值、相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数及考虑质量和动弹性模量的综合损伤评价参数等评价指标,对地铁混凝土耐久性能进行了评价,同时,结合X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了多因素下混凝土损伤劣化机理,结果表明:在室内大循环下混凝土试件发生了复杂的物理化学反应,生成膨胀性产物钙矾石、石膏晶体及无胶结性能的M-S-H,受到温度应力、胀缩应力、膨胀压力及盐结晶压力等复合力的共同作用,整个循环周期内呈现出初期强化、初步劣化及后期加速劣化的侵蚀特点,考虑质量和超声波波速的综合损伤评价指标,能够客观准确地反应混凝土宏观性能和内部微观结构,结果显示,水胶比为0.35,粉煤灰掺量30%的混凝土耐久性最佳。     

泵送粉煤灰混凝土回弹测强曲线特性

通过对不同强度等级、不同粉煤灰掺量的泵送混凝土标准立方体试块进行抗压、回弹、碳化试验,研究各测试数据随龄期的变化规律,根据常用曲线形式进行测强曲线拟合并分析其与普通混凝土统一测强曲线的区别．试验表明：混凝土各测试数据的发展受粉煤灰影响不同而呈现不同规律,掺量高的低强混凝土抗压强度发展慢,回弹发展快,碳化深度大;而掺量低的高强混凝土抗压强度发展快,回弹发展慢,碳化深度低．该现象的内在原因为掺量低时粉煤灰微集料效应为主,抗压强度提高明显;掺量高时粉煤灰低活性限制抗压强度增长,而回弹值提高明显．各测试数据的发展规律不同造成曲线拟合误差大,分析建议将胶凝材料含量〉400kg／m2、粉煤灰掺量≤20％的高强混凝土的回弹值适当增大后拟合,可得到满足地区曲线的精度要求的统一曲线．     

不同纳米碳酸钙含量对粉煤灰混凝土力学及抗冻性能的影响

研究了不同纳米碳酸钙掺量对不同养护龄期下的粉煤灰混凝土力学性能及抗冻融性能的影响,对掺杂不同纳米碳酸钙含量的混凝土试件分别进行了冻融循环试验,测定不同循环次数下的动弹性模量和相对动弹性模量;并构建了冻融循环粉煤灰混凝土损伤模型。结果表明:在一定范围内,掺杂纳米碳酸钙可以有效改善混凝土的抗压强度和劈裂强度;且对早期力学性能影响优于后期。纳米碳酸钙能够细化孔径,使得气泡间距减小,显著提高混凝土冻融循环次数,延缓混凝土相对动弹性模量衰减。当纳米碳酸钙用量为1.5%时,冻融循环125次后,其相对动弹性模量为82.07%,比未掺杂时提高了23.89%,混凝土的抗冻性能最优。     

粗集料对粉煤灰混凝土性能影响

混凝土的架构理论认为混凝土是由砂浆、粗集料和二者之间的界面构成的．试验研究了石灰石、玄武岩、花岗岩和辉绿岩4种不同类型的粗集料对不同粉煤灰掺量混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响,分析了石灰石粗集料对不同粉煤灰掺量混凝土抗冻性的影响．结果表明,粗集料对混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度和弹性模量影响十分显著．粗集料的掺入降低了砂浆基体的扩展度和抗折强度,提高了砂浆基体的抗压强度和弹性模量,此外,粗集料改善了混凝土的抗冻性．随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的坍落度提高,但混凝土的力学性能和抗冻性减弱．不同类型的粗集料对混凝土性能的影响相差不大,随着粉煤灰掺量的提高,不同类型粗集料混凝土性能相差也不大．     

粉煤灰与应力水平对混凝土渗透性的影响

通过氯离子加速渗透试验,测定阳极溶液中氯离子浓度,分析了粉煤灰掺量、应力水平和渗透时间的关系.结果表明:养护至28 d的未加载混凝土中,粉煤灰掺量越大,混凝土氯离子渗透性越高;较长养护龄期的粉煤灰混凝土的氯离子渗透性均比相应养护至28 d粉煤灰混凝土的氯离子渗透性有所降低;施加5次0.4fcy(轴心抗压强度)重复应力后,氯离子渗透的非稳定阶段显著缩短,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性增大;施加5次0.8fcy重复应力后,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性进一步增大.粉煤灰混凝土强度等级设计的龄期采用相对较长龄期为宜.     

改性聚酯纤维在混凝土中的分散性及对耐久性的影响

制备了不同纤维掺量的改性聚酯纤维混凝土,通过纤维分散的图像处理方法研究五种不同搅拌方式对改性聚酯纤维在混凝土中分散性能的影响,并通过耐久性试验研究改性聚酯纤维混凝土的抗碳化、抗氯盐侵蚀和抗冻性能.结果表明,图像处理方法能够较好地评价改性聚酯纤维混凝土中的纤维分散性,认为“砂石胶材60 s+水60 s+纤维60 s”的搅拌方式得到的纤维分散性最好,与肉眼观察的效果一致.掺加改性聚酯纤维能够提高混凝土的抗压强度,掺量为1.1 kg·m-3时提高强度14%左右,继续增大纤维掺量不能持续提升强度.改性聚酯纤维在混凝土中的密集分布能够削弱CO2的扩散,降低混凝土的碳化速率12.6%~18.9%,纤维掺量越多,抗碳化能力越好.掺加改性聚酯纤维能够降低混凝土的氯离子扩散系数,提高其抗氯离子侵蚀能力.改性聚酯纤维还能有效减少冻融循环过程中表层材料的剥落,大大改善混凝土的抗冻性.     

再生骨料对高钙粉煤灰基地聚物混凝土力学及耐久性能的影响

试验分别采用再生骨料和天然骨料作为粗骨料,制备了碱激发高钙粉煤灰基地聚物再生骨料混凝土和地聚物天然骨料混凝土。测试了其密度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、吸水率、渗透孔隙率、氯离子渗透深度及抗硫酸侵蚀等指标,探讨比较了再生骨料与天然骨料高钙粉煤灰基地聚物混凝土物理力学性能和耐久性的差异;并进一步分析了不同NaOH溶液浓度(6 mol·L~(-1)、12 mol·L~(-1)和18 mol·L~(-1))对其相关性能的影响。结果表明:再生骨料可以用作粗骨料制备高钙粉煤灰基地聚物混凝土,其抗压强度在30.64~38.22 MPa之间,略低于天然骨料制备的地聚物混凝土。随着NaOH溶液浓度的增加,粉煤灰基地聚物混凝土的力学性能及耐久性能均显著改善,且当NaOH浓度为12 mol·L~(-1)时,其各项性能综合较优。     

粉煤灰掺量对混凝土性能的影响

为探讨粉煤灰适宜掺量对混凝土性能的影响,对粉煤灰掺量w(等质量取代水泥)为0,15%,30%的3种工况混凝土进行强度与耐久性试验.试验结果表明,粉煤灰取代量w为15%时,能明显提高混凝土强度,在加强养护的情况下,对混凝土碳化深度影响不大;粉煤灰取代量w为30%时,混凝土强度增长不明显,对混凝土碳化深度影响较大;粉煤灰掺量w由0增加到15%时,混凝土的氯离子含量下降7%~17%;粉煤灰掺量w由0增加到30%时,混凝土的氯离子含量下降15%~30%.综合考虑,粉煤灰掺量w=15%对普通混凝土较为适宜.