海砂超高性能混凝土试验

采用未淡化的海砂制备超高性能混凝土（UHPC）和普通混凝土,研究了不同氯离子含量的海砂对UHPC抗压强度、孔结构、快速氯离子渗透性以及内置钢筋耐久性的影响,并与普通混凝土进行分析比较。结果表明,海砂中的氯离子含量对UHPC抗压强度并不会产生较大的消极影响;海砂UHPC的临界孔半径约为2 nm,与海砂普通混凝土不同,孔隙率随海砂中氯含量的增加而增加;即使海砂氯离子含量高达0.636%,海砂UHPC的氯离子渗透性仍可忽略不计;海砂UHPC中钢筋在28 d后处于钝化状态并趋于稳定。     

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。     

海砂氯离子溶出机制和模型研究

为研究海砂淡化过程中氯离子的溶出机制，采用海砂淡化试验分析不同淡化方法下溶出氯离子量与淡化时间、水砂质量比的关系；在此基础上，考虑海砂氯离子分布及溶出特征，以Fick定律推导的溶解扩散理论为基础，建立同时考虑海砂表面氯离子溶解和内部氯离子释放的溶出模型，并对模型进行了验证。结果表明：海砂氯离子溶出模型可以较好地描述海砂氯离子的溶出过程，能够反应淡化时间和水砂质量比对海砂淡化效果的影响。     

石灰石粉掺量对超高性能混凝土水化演变的影响

为制备生态型超高性能混凝土,采用不同体积掺量的石灰石粉(34%,54%和74%)降低超高性能混凝土(UHPC)中的水泥和硅灰用量,并研究石灰石粉对UHPC的抗压强度发展和水化演变的影响.试验结果表明:由于水泥中只含有少量的C_3A,石灰石粉在UHPC中几乎不参与化学反应,只作为一种惰性的填充材料;与传统配合比相比,掺加54%石灰石粉不仅能改善拌合物的工作性,还能提高混凝土的抗压强度,56 d时,UHPC的抗压强度由155 MPa提高至170 M Pa;由于填料稀释效应,水泥的水化程度由39.0%提高至66.2%.研究发现,过高掺量的石灰石粉会降低体系中活性组分的含量,因此石灰石粉最优掺量的确定需要满足体系内水泥与水含量的平衡关系,符合水泥完全水化理论要求,确保UHPC体系中具有足够的水化产物能够胶结其他颗粒材料.     

海砂型氯离子与水泥胶体的结合和机理

为了研究海砂中氯离子对钢筋混凝土结构耐久性影响,分析氯离子对结构中钢筋的腐蚀作用,将海砂引入氯离子的形式从传统的内掺型中剥离出来,采用NaCl溶液浸泡河砂模拟海砂,研究氯离子与水泥胶体的结合机理,并结合SEM微观实验和EDS的元素扫描结果,对氯离子在砂子周围的发布、结合规律作了描述.实验表明:水泥稳定后与氯离子的结合率在60%左右,海砂型与内掺型氯离子结合、传播方式有所不同,海砂型引入的氯离子存在一个从海砂表面到水泥凝胶内部的渗透过程,在此基础上提出海砂型氯盐侵蚀的概念,基于微观试验结果讨论了其结合和传播机理.     

氯离子选择电极法测海砂氯离子含量及误差分析

在社会全面发展的今天,氯离子选择电极法测海砂氯离子含量及误差分析十分重要,其能够使得电极测量的效率得到全面性的提升,但在具体测量的过程中,其依旧面临诸多的问题。因此,全面降低其测量的误差性相当关键。本文主要针对氯离子选择电极法测海砂氯离子含量及误差的变化进行全面性的分析,并提出了相应的优化措施。     

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.     

超高性能混凝土掺合料应用综述

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)具有高强、高韧和耐腐蚀等特性,前景广阔。高水泥含量是导致UHPC经济效益低、环境污染重和能源消耗高的重要因素之一,限制了其广泛应用。相较于水泥,硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣、石灰石粉和偏高岭土及稻壳灰等掺合料的CO₂排放与能耗更低,作为工业或农业废弃物来部分替代水泥,配置低水泥用量UHPC意义重大。在UHPC特有的超低水灰比条件下,各掺合料的理化性质差异明显,水化过程中可同时产生一种或多种效应,包括增塑效应、微集料效应、火山灰效应、形态效应和温峰削减效应,综合对比各掺合料水化结果,硅灰和粉煤灰对UHPC产生的影响最为突出。合理的单掺对减小基体孔隙率、优化孔结构,提高UHPC工作性能、力学性能和耐久性能效果显著,多掺形成的多元复合胶凝体系可相互促进原材料之间的水化耦合,弥补高含量单掺替代水泥引起的稀释或增稠等缺陷,制备出更高品质的UHPC。可见,深入揭示掺合料在UHPC中的应用对于完善现有的堆积理论模型,高效利用原材料和废物再利用至关重要。     

矿物掺和料对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性的影响研究

通过10组试验,研究了10~30﹪粉煤灰、10~30﹪矿渣、5~15﹪偏高岭土在单掺下对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性能及化学组成的影响,并通过扫描电镜对微观结构进行分析。结果表明：海水海砂混凝土氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量提高先减少后增大,随着矿渣掺量提高逐渐增大,随着偏高岭土掺量提高逐渐减小;偏高岭土、矿渣和20﹪以下粉煤灰掺入海水海砂混凝土后,均可见随着掺量的提高混凝土中的Friedel盐增多,自由氯离子及Ca(OH)2含量降低,混凝土孔溶液pH降低;偏高岭土对海水海砂混凝土的氯离子化学结合和物理吸附作用及微观结构的改善最佳,20﹪以内掺量的粉煤灰次之。     

不同养护制度下掺铁尾矿粉超高性能混凝土力学性能

采用铁尾矿粉取代石英粉配制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC),研究不同养护制度下掺铁尾矿粉UHPC力学性能.结果表明:随铁尾矿粉取代率增加, UHPC流动度略有下降,力学性能基本不变;与标准养护相比,恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC抗压、抗折强度及折压比显著提升.结合微观试验结果发现,铁尾矿粉取代石英粉对水泥石显微硬度及孔结构无不利影响.恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC的水泥水化更充分,水化产物Ca/Si比值下降,水泥石显微硬度增大、孔结构改善;蒸压养护还可能显著激发硅灰、石英粉和铁尾矿粉的火山灰活性,参与二次水化,生成结构更致密的C-S-H(结构类Tobermorite晶体).采用铁尾矿粉取代石英粉制备力学性能达标的UHPC是可行的,此举将同时产生良好的环保和经济效益.