海砂UHPC水化微结构演变及其固氯作用

为了探明海砂作为细骨料对超高性能混凝土(UHPC)水化与微结构演变机理的影响,采用不同氯离子含量的模拟海砂制备UHPC,通过水化热、X射线衍射、基体氯离子含量和pH含量测定、扫描电镜、能谱分析以及氮气吸脱附研究了海砂UHPC基体内部微环境的演变.结果 表明:海砂UHPC水化进程随着氯离子含量的增加而增加;在3d龄期时基...     

海砂用于混凝土构造物耐久性研究及使用管理

为了探讨海砂中盐份及硫酸根离子造成钢筋加速腐蚀、减低混凝土耐久性的影响.本研究采取台湾地区各海岸海砂及主要河川的河砂,制作设计抗压强度为20,40和60 MPa的混凝土试体并预埋钢筋,以干湿循环养治加速试验.试验结果显示海砂混凝土养护28d后抗压强度仍继续上升,而后有下降的趋势.添加浓度4%的亚硝酸钙抑制剂,可提高混凝土抗压强度.海砂混凝土的中性化程度随着设计强度的增加而递减,TypeⅡ水泥不仅提高强度并可减缓混凝土的中性化程度.而在试验中发现混凝土电阻依海砂特性变化很大,与氯离子浓度的变化无明显关系.另于浇置混凝土前检测氯离子含量以确保混凝土的质量.     

电化学除氯后混凝土性能试验研究

电化学除氯是短期内有效去除遭受氯盐污染的混凝土中氯离子的技术,可增强结构耐久性并提高使用寿命,但电化学除氯后混凝土性能会发生变化.对电化学除氯后混凝土的性能进行了试验研究,内容包括除氯对混凝土抗压强度、钢筋与混凝土的粘结强度、混凝土渗透性和混凝土中剩余氯离子含量的影响.结果表明:在本试验所控制的除氯参数下,除氯对混凝土的抗压强度有一定影响,混凝土的密实性和抗氯离子渗透性能有所提高,钢筋与混凝土的粘结强度随电流密度和电量有不同程度的降低.     

养护方式对混凝土表层渗透性的影响

为了探讨混凝土获得良好的表层抗氯离子渗透性对早期湿养护时间的需求,设置了4种不同的养护方法,将一直湿养护条件下的混凝土表层氯离子扩散系数与抗压强度进行关联,研究了养护方法对不同强度等级的混凝土表层氯离子渗透性的影响规律。研究结果显示:混凝土的表层氯离子渗透性比抗压强度和本体氯离子渗透性对湿养护时间的敏感性更高,缩短湿养护时间会明显降低混凝土的表层抗氯离子渗透性;高强混凝土的表层氯离子渗透性对湿养护时间长短的敏感性比中等强度等级和低强度等级混凝土的表层氯离子渗透性略低;为使混凝土获得良好的表层抗氯离子渗透性,需保证混凝土有足够的(14d以上)湿养护时间。     

再生混凝土氯离子渗透性能测试与分析

氯离子渗透是造成混凝土结构钢筋锈蚀的主要因素.文章利用RCM法,对再生混凝土的抗氯离子渗透性进行了研究,分析了再生骨料、砂率以及水灰比对再生混凝土氯离子渗透性的影响,发现再生混凝土的抗氯离子渗透能力比普通混凝土要差,并且随着水灰比的减小而增强.     

海洋大气环境下混凝土耐久性的研究

本文初步建立了模拟海洋大气环境作用下混凝土耐久性的加速试验方法,并采用10倍水溶解钢筋周围混凝土粉末的方法制取混凝土孔溶液,研究了在氯离子侵蚀和碳化共同作用下使钢筋锈蚀的游离氯离子与氢氧根离子的含量的变化。并对不同水胶比的普通混凝土与掺工业废渣混凝土损伤失效过程进行了试验研究,根据试验结果建立了基于[Cl-]和[OH-]浓度的钢筋锈蚀临界状态方程,研究结果对海洋大气环境下盐雾和碳化共同作用的混凝土的使用寿命预测和耐久性设计具有参考意义。     

碳化对混凝土中氯离子扩散的影响

混凝土与静浆快速碳化0,14,28d后浸泡到3.5% NaCl溶液中650d,测试了混凝土不同深度的自由氯离子、总氯离子含量,计算出混凝土的表观氯离子扩散系数和氯离子结合能力;采用压汞法测试了不同腐蚀制度下静浆表层的孔结构,利用DSC分析了静浆的腐蚀产物.结果表明:混凝土碳化后浸泡到腐蚀溶液中,增加了混凝土中的氯离子含量,提高了混凝土表观氯离子扩散系数,降低了混凝土对氯离子的结合能力;且随碳化时间的增加,变化幅度变大.快速碳化粗化了混凝土的孔结构,其大于30nm的毛细孔数量增加了11%,最可几孔径增加了17nm;降低了混凝土中Friedel'S生成量,以及混凝土对氯离子的化学结合能力.     

混凝土中氯离子含量及快速氯离子迁移系数对钢筋锈蚀的影响

论述了混凝土中的氯离子含量与钢筋腐蚀电流密度的关系及快速氯离子迁移系数与混凝土水胶比、掺合料用量的关系,并提出了混凝土中氯离子含量和快速氯离子迁移系数对钢筋锈蚀影响的评价模型.     

粉煤灰高强轻骨料混凝土抗氯离子渗透及护筋性

利用不同细度粉煤灰等质量取代水泥10％-30％,制备了粉煤灰高强轻骨料混凝土,采用ASTM快速氯离子渗透试验和电化学测试技术,研究了其抗渗性及护筋性能,并与基准试样进行了对比分析,研究结果表明,当粉煤灰掺量相同时,随着粉煤灰细度的增大,轻骨料混凝土抗氯离子渗透性及护筋性均随之增强,且高于基准试样;掺入Ⅱ级粉煤灰时,随着粉煤灰掺量的增加,其抗氯离子渗透性随之降低;掺入超细粉煤灰且掺量为20％时,抗氯离子渗透性最优,而掺人I级粉煤灰时,抗氯离子渗透性与基准试样相差不大;而达到30％掺量时,则有下降趋势,同时,钢筋轻骨料混凝土护筋性与抗氯离子渗透性保持大致相同的变化趋势,即随着抗氯离子渗透性的提高,护筋效果随之改善。     

南海海域混凝土结构的钢筋锈蚀特征

为了探究热带海洋环境下混凝土结构的钢筋锈蚀现状,对中国南海岛礁珊瑚混凝土结构和普通混凝土进行现场调研与测试,研究了混凝土结构的钢筋锈蚀率、锈蚀钢筋强度与变形的规律以及钢筋锈蚀率与钢筋表面自由氯离子含量之间的关系.结果表明:在南海岛礁工程中,多风、高温、潮湿的海洋环境对钢筋混凝土结构具有很强的腐蚀破坏作用,钢筋锈蚀率较大,其主要破坏特征为混凝土保护层胀裂、剥落、垮塌、露筋、钢筋锈蚀等,钢筋锈蚀以坑蚀为主;随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀钢筋的屈服强度逐渐降低,锈蚀钢筋的屈强比也呈下降趋势.普通混凝土结构因氯离子扩散导致的钢筋起锈时间不足22~25a;不同暴露区域对钢筋锈蚀率的影响规律是浪溅区水下区大气区.     

超高性能混凝土配合比设计及其受拉性能

基于最大堆积密度理论,研究超高性能混凝土(UHPC)的配合比设计方法.采用修正的AndreasenAndersen法计算石英砂级配,通过密度试验确定水泥和硅灰的相对质量分数;根据单一变量试配试验确定砂胶质量比、水胶质量比和纤维体积分数,综合考虑抗压强度和工作性能2个因素确定最佳配合比.按最佳配合比制作立方体试件和轴心受拉试件,进行受压和单轴拉伸力学性能试验,研究UHPC受压和单轴受拉力学性能以及纤维体积分数对UHPC单轴受拉力学性能的影响.结果表明:按照最佳配合比制备的UHPC,其抗压强度为116.64~134.85MPa,抗拉强度为4.761~8.504MPa;随着纤维体积分数的增加,抗拉强度和韧性都大幅提高,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏.研究成果可以为UHPC在国内的推广应用提供一定参考.     

基于紧密堆积理论的风积沙-再生复合微粉UHPC配合比设计及验证

利用再生复合微粉和风积沙，分别部分取代水泥和天然河砂制备超高性能混凝土.基于紧密堆积理论，采用修正的安德森模型对UHPC胶凝材料和细骨料的颗粒配比进行计算，得到紧密堆积状态下UHPC颗粒的计算配比.通过正交试验分析再生复合微粉、风积沙、钢纤维、水胶比和胶砂比5种因素分别对UHPC的流动度、抗压强度和抗折强度的影响，结合试验结果确定5种因素的最优组合：再生复合微粉掺量为10%～15%(质量分数),风积沙掺量为30%(质量分数),钢纤维掺量为2.5%(体积分数),水胶比为0.16,胶砂比为0.8～1.1.试验最优组合与计算配比结果吻合程度较好，验证了修正的安德森模型用于此环保型超高性能混凝土配合比设计的适用性和准确性.     

石粉含量对机制砂混凝土性能影响的试验研究

本文通过研究不同石粉含量对C25、C45、C60花岗岩机制砂混凝土和易性、抗压强度、早期收缩变形、抗氯离子渗透性的影响,得出了不同强度等级混凝土机制砂中石粉的合理含量范围.试验结果表明：中低强混凝土（C25、C45）的合理石粉含量在11％ ～ 14％之间,高强混凝土（C60）的合理石粉含量在6％ ～9％之间.指出了机制砂中石粉含量超出现有国家标准关于强度等级低于C30、C30 ～ C60、高于C60的混凝土用机制砂石粉含量分别为7％、5％、3％的规定.     

含粗骨料超高性能混凝土力学性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大,前期成本高等问题,通过在UHPC体系中掺入粗骨料,用河砂代替石英砂,成功制备了具有优异力学性能的含粗骨料UHPC,并通过试验研究了粗骨料掺量以及钢纤维几何参数对含粗骨料UHPC力学性能的影响.结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC抗压强度先增加后下降,静力受压弹性模量几乎呈线性增加;粗骨料掺量为0~400kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度变化较小,粗骨料掺量为400~800kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度明显下降;随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC弯拉荷载-挠度曲线变化明显,弯曲韧性明显下降,但均存在应变硬化过程;随着钢纤维长度增加,UHPC的抗压强度、抗弯拉强度以及弯曲韧性均增加,但是静力受压弹性模量和初裂强度变化较小.     

煅烧纳米凹凸棒土对再生混凝土性能的影响

为促进废弃混凝土的资源再生利用,采用煅烧纳米凹凸棒土（NAT）改善再生混凝土性能。研究了再生骨料取代率和煅烧NAT掺量对再生混凝土工作性能、抗压强度及抗氯离子侵蚀性能的影响。并结合X-射线衍射分析煅烧NAT的物相变化,扫描电镜和孔径分析仪分析再生混凝土的微观结构。试验结果表明：煅烧可以提高NAT火山灰效应;再生混凝土各龄期抗压性能和抗氯离子侵蚀性能均随再生骨料取代率的增加而降低;未掺煅烧NAT时,再生混凝土中有较多孔隙和裂缝;当掺入适量煅烧NAT后,混凝土内孔隙和裂缝减少,界面过渡区更加密实。就工作性能、抗压强度、抗氯离子侵蚀性能和微观结构而言,当再生骨料取代率为30%时,煅烧NAT的最佳掺量为6%。     

海砂制备混凝土合规资源化关键问题

海砂是未来工程建设的重要资源。海砂制备混凝土合规资源化关键在于海砂开采、运输、销售、使用等环节,关键问题是海砂资源管理、海砂制备混凝土控制标准和海砂控制指标检测技术。通过文献调研了荷兰、日本、美国、英国、以色列和印度等国海砂开采管理制度,整理了中国在海砂资源管理方面的政策文件;对比了中外规范对海砂用于制备混凝土氯离子控制指标,了解了氯离子控制指标要求的变化历史;归纳常见海砂氯离子检测技术的优缺点,指出海砂快速鉴别存在的困难。基于上述分析,提出我国应及早制定海砂资源规划和开采法规;从严统一中国大陆地区8个现行规范对海砂氯离子含量控制标准,建议采用《建筑及市政工程用净化海砂》(JG/T 494—2016)规定的指标;加快研究海砂快速鉴别技术,形成可执行标准。海砂合规资源化涉及多部门,需要建立高效有力的管理机制。     

截面形式对R UHPC梁抗弯承载力的影响

为明确截面形式对UHPC抗拉强度在钢筋超高性能混凝土(R-UHPC)梁抗弯承载力贡献的影响,考虑实测得到的7种不同钢纤维掺量UHPC的抗拉和抗压性能,对矩形、箱形和T形R-UHPC梁进行抗弯承载力计算,构建并分析抗拉强度贡献率、抗压强度利用率等指标.结果表明:UHPC根据其硬化段长短和其极限应变与钢筋屈服应变的关系,可划分为U0、 U1和U2类材料. UHPC抗拉强度的贡献率与截面形式有关:矩形梁箱形梁T形梁,对U1和U2类UHPC的矩形梁或箱形梁,宜考虑其抗拉强度对梁抗弯承载力的贡献.材料设计时,若考虑UHPC抗拉强度的作用,宜采用U2类材料.截面设计时, UHPC抗拉强度的贡献,矩形梁应考虑,箱形梁可考虑, T形梁可不考虑,宜采用箱形、 I形或工形梁截面以提高抗拉强度贡献. UHPC抗压强度利用率,随纤维掺量的增大而下降,利用率在45.5%～60.2%范围.工程应用时,可应用UHPC-NC叠合梁或预应力UHPC梁以提高抗压强度利用率.     

不同地域海砂取代率对混凝土力学性能的影响

：为深入研究海砂取代率对混凝土性能的影响,采用山东胶州、福建漳州、广西钦州三地原状海砂,对比研究它们与河砂混合后在物理性质上的差异. 同时,三种海砂以15%、25%、35%和50%的取代率去替代河砂,研究取代率对混凝土工作性能和不同龄期下力学性能的影响. 结果表明：使用海砂基本不会影响混凝土的工作性能,在50%取代率下海砂能够提高混凝土的流动性;随着海砂取代率的增加,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度先增加后减小,但对弹性模量影响较小;掺入海砂优化了细骨料粒径分布,进而提高了混凝土强度. 但是高取代率下海砂中贝壳等有害成分将对混凝土的力学性能造成不利影响. 此外,从整体上看海砂取代率对混凝土强度的影响较小（幅度均在10%以内）,而且在海砂取代率为50%时,在长龄期下混凝土的强度依然高于对照组. 因此,从工程应用角度,海砂取代率在50%的范围内都是可行的.     

引气混凝土在冻融循环过程中的氯离子渗透与孔结构

C30和C50引气混凝土在3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时,混凝土中的氯离子浓度分布及孔结构演变。研究结果表明:超声声时较好反映了混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先下降,后保持稳定,当混凝土剥落严重时迅速上升;冻融循环过程中的低温环境降低了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散速度,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中氯离子扩散速度的提高;盐冻循环50,150和400次时,C50混凝土中孔径大于100 nm毛细孔数量由31.85%提高到42.70%和56.60%,孔径大于0.1 mm的微裂纹数量由12.80%降低为8.37%,并最终提高到25.29%。此外,混凝土经过150次冻融循环,相比于C30混凝土,C50混凝土中孔径大于100 nm的毛细孔数量降低20.10%,微裂纹数量降低43.44%。     

孔隙特征对机制砂自密实轻骨料混凝土强度的影响规律

为了研究微观孔隙特征对机制砂自密实轻骨料混凝土力学性能的影响规律,本文配制了强度等级为C30、C40、C50的机制砂自密实轻骨料混凝土,测量了其养护3d、7d、14d、28d时的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度以及微观孔隙特征,研究了机制砂自密实轻骨料混凝土的早期强度发展规律、内部孔隙演变规律以及各影响因素与机制砂自密实轻骨料混凝土28d抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明：机制砂自密实轻骨料混凝土随强度的升高,14d到28d的强度发展速率越大;随养护龄期增长,混凝土中无害孔占比增加,多害孔占比减少,强度升高;虽然在各类型孔隙中,无害孔与多害孔体积占比最大,但从灰熵关联结果来看,与28d抗压强度关联最大的是有害孔的占比,其次是无害孔占比。因此实际工程中,在制备机制砂自密实轻骨料混凝土时,应多考虑如何降低有害孔占比。