掺矿物掺合料混凝土ASTM C1202测试指标的相关性

为了探讨掺矿物掺合料混凝土的ASTM C1202测试指标的相关性,采用ASTM C1202标准测试了分别掺有粉煤灰、矿渣、硅灰的混凝土28 d和91 d的初始电流、6 h电通量以及氯离子渗透深度;分析了6 h电通量和初始电流、氯离子渗透深度的关系以及矿物掺合料和龄期对这些关系的影响规律.分析结果表明:3种矿物掺合料均能不同程度地降低混凝土的6 h电通量、初始电流以及氯离子渗透深度;龄期基本不影响掺矿物掺合料混凝土6 h电通量与初始电流之间的相关性;龄期对掺矿物掺合料混凝土氯离子渗透深度与6 h电通量的相关性影响较大.可以考虑用初始电流作为评价指标建立掺矿物掺合料混凝土抗氯离子渗透性的评价标准;宜采用长龄期试件作为测试对象评价掺矿物掺合料混凝土抗氯离子渗透能力.     

混凝土抗氯离子渗透特征参数研究

基于硝酸银显色法测量,研究了氯离子变色深度、非稳态电迁移系数、初始电流与6 h电通量等混凝土抗氯离子渗透特征参数.结果表明:当初始电流小于80 mA或6 h电通量小于2 000 C时,变色深度与6 h电通量、初始电流与6 h电通量均有良好的线性关系,初始电流与变色深度之间的关系为Xd=0.15Iinitinal.通过测试初始电流,可以快速测估氯离子变色深度与6 h电通量.非稳态电迁移系数与6 h电通量不总是存在良好的相关性,不能用电通量的值来衡量氯离子在混凝土中的迁移特性.     

水泥基复合材料氯离子扩散系数与孔隙率之间的关系

为了研究水泥基复合材料中孔隙率对氯离子扩散系数的影响,成型了不同水灰比,含骨料体积分数、粒径与级配不同的砂浆试样;采用稳态电加速法测试氯离子扩散系数、压汞技术测试孔结构参数、微焦点计算机断层扫描技术(X-CT)可视化孔结构分布,系统地研究了水泥基复合材料氯离子扩散系数与其骨料体积分数、总孔隙率、毛细孔隙率、连通孔径之间的关系。结果表明：骨料与基体之间的界面过渡区(界面区)显著地改变了水泥石中孔结构分布,水灰比越小,多孔的界面区对材料孔隙率的影响越显著;水泥基复合材料的氯离子扩散系数与其总孔隙、毛细孔隙率之间有很好的相关性,与其连通孔径几乎成线性关系,连通孔径越大,氯离子的扩散系数越大。     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

普通硅酸盐水泥净浆初凝期水化反应的阻抗谱研究

用交流阻抗谱法测定了不同水灰比普通硅酸盐水泥净浆水化反应的阻抗谱,实验结果表明：（1）不同水灰比样品复阻抗实部曲线具有相同的变化趋势,即随着水化反应的进行,复阻抗实部曲线均呈现出减小→增大→减小→增大的变化规律;（2）特征点的出现时间随水灰比的增大依次延后,特征点的时间间隔均随水灰比的增大而变大;（3）在硬化期,低水灰比水泥净浆阻抗谱实部曲线有较大的增长斜率;（4）阻抗谱实部和阻抗谱虚部曲线的变化趋势相反,并且在同一次实验测量中,阻抗谱实部和虚部曲线特征点并不对应同一测量时间．     

装配式建筑水泥基灌浆料性能试验研究

以普通硅酸盐水泥、砂、矿物掺合料(粉煤灰、硅灰)以及外加剂(减水剂、缓凝剂、膨胀剂)为主要原料配制成装配式建筑水泥基灌浆料.通过检测合理配合比下、不同水灰比的水泥基灌浆料的流动性、强度、膨胀性、泌水率、总氯离子含量、电通量和氯离子扩散系数等指标来考察其性能.结果表明,当砂最大粒径为2.36 mm、水灰比为0.24~0.30、砂灰比为1∶1、粉煤灰掺量为8%、硅灰掺量为5%、减水剂掺量为0.6%、缓凝剂掺量为0.1%、膨胀剂掺量为8%时,水泥基灌浆料的各项性能均满足装配式建筑灌浆料的要求.最后结合现场工程实测资料,对氯离子环境下水泥基灌浆料的最小保护层厚度进行了推算.     

荷载损伤PVA纤维增强砂浆孔结构研究

参照工程化水泥基复合材料(ECC)的设计思路,制备PVA纤维增强砂浆,并使养护成熟的砂浆在不同荷载下预损伤,利用阻抗谱法测试不同频率ω时预损伤试件的交变电流响应,得到水泥基材料的交流阻抗特征曲线,对特征曲线进行数学分析得到表征渗流参数的水力半径(h)、迂曲度(T)、双电层电容(C)和电荷传递电阻(Rct)。渗流结构参数可以间接反映荷载损伤浆体的孔隙结构变化。基于Menger海绵理论利用压汞法(MIP)得到损伤浆体的孔分形维数、孔隙率和孔累积分布;利用低温氮吸附法(BET),并结合开尔文方程对损伤浆体吸附分支与脱附分支特点进行分析。实验结果表明:预压力在峰值荷载的40%~50%之间时,浆体的细微观孔隙结构开始发生明显变化,损伤浆体的吸附等温线属于第Ⅱ类曲线。     

普通硅酸盐水泥净浆稳定期水化反应的阻抗谱研究

利用交流阻抗谱法测定了不同水灰比普通硅酸盐水泥净浆稳定期水化反应,结果表明：1）水化8天时,不同水灰比样品的阻抗谱为准Randles线型,低频区高水灰比样品的阻抗谱偏离Randles线型小,高频区高水灰比样品的半圆弧直径大,表明水化产物形成的毛细网络未完全形成,造成电荷传递过程很难进行,高水灰比样品的结构变化小,结构相对稳定.2）水化16天时,各样品的阻抗谱为准Randles线型,偏离度相对于第8天时减小,高频半圆弧的直径增大,表明水泥浆体的结构变化减小,结构更加趋于稳定,此时水化反应缓慢地进行.     

煤矸石-水泥体系早期水化的交流阻抗研究

采用交流阻抗谱方法对掺加不同量煤矸石的水泥浆体的早期水化过程进行了研究.研究结果表明,孔溶液电阻随着水化龄期的延长而增大,但随着煤矸石掺量的增大而减小;电化学反应电阻随着水化龄期的延长而增大,且可以间接地反映水泥浆体的水化程度;分形维数值随着水化龄期的延长而减小,但随着煤矸石掺量的增大而增大.其可以用来表征硬化水泥浆体的孔隙结构特征.     

蒸养水泥基材料的肿胀变形规律与控制

为掌握蒸养过程中水泥基材料的变形规律及其关键影响因素,基于铁路混凝土预制构件典型蒸养制度,试验研究不同胶凝材料组成试件在蒸养过程中的线度变形随蒸养时间的变化规律,研究不同水灰比、掺矿物掺合料等因素对蒸养试件肿胀变形的影响以及蒸养和标养条件下试件的水化物相,分析蒸养前自由水含量与蒸养试件肿胀变形的相互关系。研究结果表明:试件在蒸养过程中的不同阶段表现出显著不同的变形规律,试件的肿胀变形主要发生在升温阶段的初始结构形成期;蒸养水泥基材料的肿胀变形主要受蒸养前体系的固相组成及自由水含量(初始含水量)的影响。为较好地控制蒸养水泥基材料的肿胀变形,初始水灰(胶)比宜不大于30%,并采用矿物掺合料取代部分水泥。     

表面处理对铝基复合材料耐蚀性的影响

研究了氯化铈表面化学处理对于ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ铝基复合材料在含氯离子介质听 蚀性的影响,研究结果表明,氯化铈表面化学处理使记叙昨合材料的点蚀电位发生显著正常,处理后点蚀电位与自腐蚀电位之差也显著增大,而随着铝茇复合材料中ＳｉＣｐ的体积分数的增加,表面处理的效果显著下降,交流阻抗谱和电流－时间谱测试表明,经过氯化铈化学处理的铝基复合材料相比未处理前在０．１ｍｏＬＮａＣｌ溶液中浸泡不易出现局部破坏     

集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响

利用电化学阻抗法和压汞法等研究了外渗氯盐条件下胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响,结果表明:随胶凝材料中粉煤灰或矿渣含量的提高,钢筋混凝土耐久性、混凝土电阻率和钢筋电荷转移电阻先增加后减少,钢筋腐蚀速率则先减少后增加;氯离子临界浓度随钢筋周围溶解氧含量的提高及Ca(OH)2含量的降低而降低;掺合料取代部分水泥后提高了混凝土的致密性,增大了电荷转移电阻,提高了钝化膜的稳定性,同时会降低混凝土内的Ca(OH)2含量,引起氯离子临界浓度下降.     

水泥固化淤泥中重金属扩散的试验研究

对不同重金属和水泥添加量的淤泥进行了固化处理,主要通过一维动态浸出试验获得固化淤泥中重金属的扩散系数,由压汞试验分析固化淤泥的微观孔隙结构,并从微观分析重金属扩散特性.试验结果表明,通过氯离子的扩散试验求得的固化淤泥的表观弯曲因子,随着水泥掺量的增加而降低.随着水泥掺量的增加,固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm.当干土中铅离子的初始质量分数为2%、4%时,固化淤泥中铅离子表观扩散系数变化范围为10~(-16)~10~(-14)m~2/s数量级,其随着水泥掺量的增加而降低,随铅离子初始浓度的增大而增大.增加水泥掺量后,含铅固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm,表明水化产物对铅离子的物理包裹吸附作用不容忽视.当干土中铅的初始质量分数为2%时,含铅、氯离子的固化淤泥孔隙结构相似,而铅离子表观扩散系数比氯离子小4~6个数量级,表明水泥对铅离子的化学稳定作用也至关重要,固化淤泥对铅离子的阻滞系数随水泥掺量的增加而增大.固化淤泥中铜离子的表观扩散系数比铅离子小4~6个数量级,而含铜固化淤泥孔隙直径以0.1~1μm为主,增加水泥掺量不能有效降低其孔径大小.因此,铜与水泥熟料反应形成沉淀,降低铜离子的扩散能力,同时也抑制了水化产物的生成.     

硅橡胶导电复合材料电性能的DC/AC测试

对炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的伏-安特性进行了DC/AC测试.测试结果表明:该种导电复合材料具有非欧姆特性,电压与电流之间具有非线性关系.交流测试情况下,当交流电激励频率变化较小时,输出电流基本不受影响;而当频率变化较大时,输出电流发生了较明显变化,电流随着频率的增大逐渐增大.由此可知试样的电阻抗随着交流频率的增大而不断减小.在炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的导电体系中,隧道导电(电容阻抗)与搭接/接触导电(电阻阻抗)同时存在,隧道电流是非欧姆特性及频率增大时阻抗减小的主要原因.结果分析表明:对该类导电复合材料进行电阻(抗)测试时,需了解所使用测试仪器的激励电源模式.     

镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为研究镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律和机理,该文测定了混凝土在硫酸盐侵蚀试验开始前的连通孔隙率和电通量,开展了硫酸盐溶液干湿循环和高温浸泡2种侵蚀性试验。试验结果表明:2种硫酸盐侵蚀性试验方法的结果是一致的;随着电炉镍铁渣粉掺量的增加,混凝土的连通孔隙率增大,抗硫酸盐侵蚀性能降低;在高炉镍铁渣粉掺量30%的范围内,随着掺量的增加,混凝土的连通孔隙率减小,氯离子渗透性等级降低,抗硫酸盐侵蚀性能提高;高炉镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐性能的增强作用效果不及高炉矿渣粉,尤其在掺量较大的情况下。     

水泥中S/Al比和外渗硫酸盐对氯离子临界浓度影响研究

采用线性极化法、压汞法和X射线衍射分析等方法研究了外渗氯盐条件下水泥中S/Al比及外渗硫酸盐对氯离子临界浓度的影响,研究结果表明：氯离子临界浓度随水泥中S/Al比提高先增大后减少,而氯离子的结合量随S/Al比提高而降低,氯离子临界浓度最大值时的S/Al比随水泥中Al2O3含量的提高而降低,S/Al比和Al2O3含量对氯离子临界浓度的影响实质上是对砂浆孔隙结构的影响。在SO42-和Cl-含量与华南地区海水相近的复合渗透液中,氯离子临界浓度随水泥中的S/Al比提高而先增大后减少,且临界浓度约为NaCl溶液浸泡试件的70%。复合渗透液中的SO42-渗透进砂浆先会使砂浆结构变致密,然后才引起体积膨胀,提高水泥中的S//Al比可提高水泥中AFm的生成量,从而相对降低由于生成滞后钙矾石引起的体积膨胀。     

冻融情况下降温速率对水泥基材料变形和损伤的影响

为了明确降温速率对水泥基材料耐久性的定量影响,研究了不同降温速率两组水泥基材料(M35、M50)的变形和损伤.应用电阻式应变片测量了砂浆试件在不同降温速率下的应变变化;应用压汞法测量了材料的孔隙分布,计算了材料受冻过程的静水压力、结晶压力和有效孔隙压力,并比较损伤.研究结果表明:降温速率低,材科处于低温状态时同长,材料塑性越强,损伤越大;降温速率高,材料处于低温试件短,脆性强材料的损伤大.     

纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题，通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性，采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明：硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性，最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大，且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显，最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时，结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加，硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱；纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应，与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)并使微观形貌更加致密，使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高；纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C—S—H提供成核位点促进水化反应，提高水泥基材料性能。     

水泥稳定碎石材料水化过程的电化学阻抗谱

研究不同水泥掺量下不同水泥稳定碎石结构水化过程的交流阻抗谱特性，通过准Randles型等效电路模型拟合得到的电化学参数分析材料的水泥水化演变规律。研究表明：不同结构在不同水泥掺量下阻抗曲线具有相同的变化规律。随着龄期和水泥掺量的增加，阻抗参数Rs和Rct不断增大，而表征材料微观结构特性的分形维数ds和d则呈现减小趋势，材料的孔隙率不断减小，逐渐形成致密结构。悬浮密实结构由于细集料较多，过多的细集料将粗骨料形成的骨架结构撑开，所形成的结构较疏松，与骨架密实结构相比，总孔隙率偏大。