氯盐侵蚀和冻融循环耦合作用下保温混凝土的耐久性

通过混凝土抗冻性能试验,对保温混凝土(TIC)进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性能研究。本文以质量分数3.5%的氯化钠溶液为冻融介质,对保温混凝土的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度、劈裂抗拉强度及氯离子侵蚀情况进行了测试分析。结果表明:氯盐侵蚀加剧了冻融循环的破坏程度,250次冻融循环后TIC的相对动弹性模量降低至60%以下。随着冻融循环次数的增加,TIC的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融次数呈线性关系。氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下,TIC中氯离子扩散规律满足Fick第二定律。     

混合侵蚀和冻融循环条件下混凝土力学机制试验研究

混凝土在硫酸盐侵蚀和冻融循环条件下易破坏,引发基础承载力下降。为了研究寒区盐渍土环境下混凝土的劣化机制,进行混凝土在硫酸钠和氯化钠混合溶液中的冻融循环试验,循环次数分别为0、10、20、30、40、50次;其次测量了冻融循环后混凝土的抗压强度,并结合X射线衍射试验,分析了侵蚀后混凝土内部物质的变化对力学性能的影响;最后通过冻融前后的弹性模量及质量变化,计算了损伤变量和质量损失率变化,研究了冻融循环下的混凝土损伤规律。研究结果表明:随着冻融次数的增加,混凝土力学性能大幅度弱化,内部损伤越严重,表面剥落越严重;弹性模量、抗压强度均大幅度降低,质量损失率与损伤变量均增大。混凝土内部发生了物理反应(芒硝的生成)和化学反应(石膏和钙矾石的生成),共同造成了混凝土内部结构破坏。     

硫酸盐与冻融复合作用下混凝土劣化规律

采用快冻法对混凝土分别在1%Na_2SO_4,5%Na_2SO_4,5%MgSO_4(质量分数)溶液以及水中的冻融情况进行试验,从混凝土相对动弹性模量、抗压强度、损伤层厚度及损伤层混凝土抗压强度等方面研究混凝土的损伤劣化规律,并结合扫描电镜方法,分析混凝土在硫酸盐和冻融循环作用下的复合损伤机理。研究结果表明:混凝土相对动弹性模量变化呈现快速下降、缓慢下降和快速下降3个阶段;抗压强度变化表现为缓慢下降和加速损失2个阶段。随着冻融次数增加,混凝土损伤层中超声波速降低,损伤层厚度增大,损伤层混凝土抗压强度明显降低,混凝土损伤劣化程度增大。混凝土在5%Mg SO4溶液中冻融破坏严重,抗冻性能最差;在5%Na_2SO_4溶液中,混凝土在冻融循环前期劣化程度比水冻的小,冻融300次后劣化程度比水冻的大;混凝土在1%Na_2SO_4溶液中的劣化情况比5%Na_2SO_4溶液和水中的大。     

玻璃粉/硅粉复掺对混凝土腐蚀环境下耐久性的影响

基于格尔木地区土壤中实测腐蚀性离子种类与含量,设计Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄及MgSO₄复合溶液进行全浸泡试验,通过相对质量评价参数(ω₁)与相对动弹性模量评价参数(ω₂)变化规律研究玻璃粉/硅粉复掺对混凝土耐久性能的影响.分析标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化反应的影响,以及玻璃粉/硅粉复掺混凝土受复合盐溶液侵蚀的微观机理.并依据Wiener理论预测了复合盐溶液腐蚀环境下混凝土的服役寿命.结果表明:复合盐溶液腐蚀环境下,混凝土劣化幅度因玻璃粉掺量的变化而不同;标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化产物无影响,且养护至56~120 d时SiO₂仍进行着明显的火山灰效应;玻璃粉掺量10%、硅灰掺量6%时,玻璃粉/硅粉复掺对混凝土气孔结构有所改善,所以在复合盐溶液腐蚀前后混凝土内部平均气泡孔径均小于未掺玻璃粉与硅灰时的混凝土气泡孔径;玻璃粉/硅粉复掺制备混凝土时玻璃粉掺量不宜超过10%.     

混凝土高负温冻融损伤特性研究

为研究(-5±2)℃～(5±2)℃高负温冻融循环温度下混凝土盐冻融和水冻融的抗冻性,采用质量损失率、相对动弹性模量和超声波速损失率三种指标对混凝土试件在水冻、盐冻、盐浇水冻和盐浇盐冻环境下进行测试,结果表明:各类试件经历150次冻融后,评价指标值远未达到混凝土试件停止试验时的最初设计标准;盐与水冻融间的差距也要比标准冻融循环温度下小.同时提出了一种新的混凝土冻融损伤评价指标—氯离子侵蚀面积占比,利用该指标测试表明,在(-5±2)℃～(5±2)℃的冻融循环温度下,混凝土氯离子侵蚀进程较同时长常温下浸泡后并不会加快.     

利用低场核磁共振技术检测刺槐种子吸水过程水分的变化

【目的】探究种子吸水萌发过程中水分相态的变化,为种子吸水、萌发研究提供一种新的研究手段。【方法】以初始温度85 ℃热水处理后的刺槐种子为材料,采用质量法确定种子的吸水曲线,低场核磁共振技术(L-NMR)采集刺槐种子吸水、萌发过程中横向弛豫时间(T₂)的信号,并反演得到T₂弛豫谱,分析此过程中种子体内水分相态及含量的变化。【结果】热水处理后刺槐种子的吸水率远远高于对照组,0~12 h为快速吸水阶段,之后吸水速度变缓,至36 h时吸水渐趋于平衡。核磁共振波谱图表明,刺槐种子水分质量(x)与核磁共振弛豫图谱峰面积(y)呈一元线性回归关系,其线性回归方程为:y = 21 132x + 698.05,R²=0.999 6。刺槐种子在吸水萌发过程中存在3种相态的水:束缚水(T₂₁,>0.1~1.0 ms)、不易流动水(T₂₂,>1~100 ms)、自由水(T₂₃,>100~1 000 ms)。吸水萌发过程中束缚水的峰顶点变化不显著,弛豫范围、峰面积总体呈先上升后下降的趋势,但峰比例总体呈下降趋势,吸水24 h后,比例维持在4%以下,胚根伸出时,束缚水消失。在吸水3~9 h过程中,不易流动水的峰显著向右偏移,随后峰顶点时间趋于稳定(9~96 h);胚根伸出时,峰再次显著向右偏移;弛豫时间范围基本呈不断增大的趋势,胚根伸出时又显著减小;其峰面积总体呈先迅速上升(3~12 h)后保持基本稳定的趋势,但比例略有下降。自由水峰顶点随时间呈先上升后下降的趋势,且在吸水72 h时达到最大值;峰面积及比例的最大值出现在胚根伸出时(3 h时峰面积最大值是最小值的4.16倍)。【结论】刺槐种子在吸水萌发过程中存在3种相态的水,其中不易流动水占比最大,各相态水的含量处于一个动态变化过程;随吸水时间的延长,种子内部营养物质开始分解转化,水分结合能力变弱,特别是胚根穿过种皮时,种子代谢活动旺盛,自由水含量大幅增加。     

基于复合交变冻融环境下橡胶混凝土的性能分析

目的研究橡胶混凝土在盐冻环境作用下的抗冻耐久性并分析冻融后橡胶混凝土的抗弯强度变化,为完善橡胶混凝土抗冻耐久性.方法采取三种不同粒径、三种不同掺量的橡胶粉等体积取代细骨料砂制作橡胶混凝土试件,对其进行质量分数为5%Na_2SO_4溶液侵蚀下的冻融循环试验.结果试验结果表明,随着橡胶掺量的不断增加,橡胶混凝土的相对动弹性模量、抗冻性和抗弯强度都会不断下降.掺量10%、粒径0.18 mm的橡胶混凝土相对动弹性模量降低最少,100次冻融循环后降至96.1%,且高于基准混凝土的92.8%.掺量30%、粒径0.38 mm的橡胶混凝土相对动弹性模量降低最多,降至85%.在抗弯方面,100次冻融循环后基准混凝土的抗弯强度最高,为3.77 MPa,降幅5.51%.橡胶混凝土中,掺量10%、粒径0.25 min的混凝土强度最高,强度为3.55 MPa,降幅10.17%.结论掺入橡胶粉能改善混凝土的抗冻性,但是会降低混凝土的抗弯强度,橡胶混凝土的抗硫酸盐冻融性能和抗弯强度的最佳取代率为10%.     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

机制砂混凝土的冻融和盐侵蚀耐久性

对机制砂混凝土进行了冻融循环试验。考虑了三种强度等级(C30、C40、C50)和四种介质(清水、质量分数为5%的氯化钠溶液、质量分数为5%的硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液+5%硫酸钠溶液组成的混合盐溶液)。重点考察质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度的变化。结果表明:随着冻融循环次数的增加,四种环境下机制砂混凝土的质量、相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;盐的存在加剧了机制砂混凝土在冻融循环过程中产生的表层剥落,却减缓了机制砂混凝土相对动弹性模量的下降;盐溶液种类对机制砂混凝土冻融后质量损失率和相对动弹性模量的影响程度不同,氯化钠比硫酸钠的破坏力强。     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

(ω1)性质与单值扩张性质

称有界线性算子 T满足(ω₁)性质, 如果T的上半Weyl谱在它的逼近点谱中的补集包含在它的谱集中孤立的有限重的特征值的全体中。根据单值扩张性质定义了一种新的谱集, 利用该谱集给出了Hilbert 空间中有界线性算子满足(ω₁)性质的充分必要条件。作为应用, 给出了亚(或超)循环算子类满足(ω₁)性质的等价刻画。     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100％粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40％,质量损失率达0．5％,动弹性模量损失率38．5％。100％取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33．5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土力学性能试验研究

为进一步研究不同冻融介质下再生骨料透水混凝土冻融循环后的性能变化,分别以清水和3. 5wt%Na Cl溶液为冻融介质,分析比较了不同冻融环境下再生骨料透水混凝土透水系数、连续孔隙率、剩余抗压强度、CT扫描断面平均孔隙率随冻融循环次数的变化规律。试验结果表明,不同冻融介质作用下,再生骨料透水混凝土的透水系数、连续孔隙率、平均抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大,氯盐环境下更易引起再生骨料透水混凝土的冻融破坏;冻融循环作用下,再生骨料透水混凝土单轴抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率呈负相关,可通过测量冻融后再生骨料透水混凝土孔隙率来评估其剩余抗压强度,试验成果可为进一步研究冻融环境下再生骨料透水混凝土内部孔隙结构损伤特征及破损机理提供参考依据。     

冻融循环作用下橡胶混凝土蠕变特性试验研究

橡胶混凝土Concrete with Rubber Aggregate（简称RC）具有较高的抗冻融性，但其在各种冻融条件下的长期蠕变行为尚不清楚，势必会影响橡胶混凝土在严寒地区的应用。以RC在冻融循环条件下的蠕变特性为对象，选取C40普通混凝土配比为试验基准，将等体积、粒径为3~6mm橡胶颗粒代替中砂质量的10%配制了一种RC，在RC材料经历0、30、60、90、120、150次冻融循环试验后，进行单轴抗压、单轴蠕变、冻融后动弹性模量及SEM电子显微镜观察等试验。结果表明：相对于0次冻融循环条件下的RC，经历30-150次冻融循环作用后其抗压强度分别下降了6.51%-47%，质量损失率分别提高了6%-11.2%。随冻融循环次数的增加，RC蠕变破坏逐渐达到其临界值应力水平，冻融动弹性模量不断降低。经多次冻融循环后，RC试件蠕变应力低于峰值强度的50%时，判断结构是安全的。超过该临界值时，判别安全标准取决于其应力荷载及冻融循环次数。     

提高铁路混凝土在盐类结晶环境下的抗侵蚀能力研究

为提高铁路混凝土在盐类结晶环境下的抗侵蚀能力,以隧道衬砌部位混凝土为研究对象,考察了掺入不同加量的纳米SiO2和引气剂GEM对混凝土质量损失率、相对动弹性模量以及抗压强度耐蚀系数的影响。结果表明：在硫酸盐干湿循环实验条件下,纳米SiO2的加入能够有效降低混凝土试件的质量损失率,并使相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数得到提高,纳米SiO2可以有效提高铁路混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力,并且纳米SiO2的加量越大,效果越好。当SiO2的加量20kg/m3时,随着引气剂GEM加量的不断增大,混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力进一步增强,当引气剂GEM的加量为0.05kg/m3时,混凝土试件在经过180次干湿循环后的质量损失率最小(仅为0.26%),相对动弹性模量(95.9%)和抗压强度耐蚀系数(0.919)最大。纳米SiO2和引气剂GEM的加入能够显著改善铁路混凝土在硫酸盐结晶环境下的抗侵蚀能力。