大掺量矿渣粉混凝土抗冻性能的研究

研究了用50%和70%(质量分数)矿渣粉替代硅酸盐水泥对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:大掺量矿渣粉混凝土能经受175～200次冻融循环。矿渣粉掺量为50%时,其抗冻性能甚至优于硅酸盐水泥混凝土。在掺量加大为70%但不掺外加剂的情况下,矿渣粉的掺入对混凝土的抗冻性也无明显的劣化作用。另外,掺用0.5%的FDN减水剂,对大掺量矿渣粉混凝土的抗冻性具有较好的改善作用,可以配制满足大部分南方建筑工程抗冻要求的混凝土。     

生态混凝土的碳化深度影响浅析

研究了掺量分别为40%、50%的大掺量粉煤灰和矿渣(单掺和双掺)混凝土的碳化性能,并分别改变粉煤灰与矿渣间的比例关系,并对各组试块进行国标GBJ82-85快速碳化试验,对所得数据进行正交处理及回归分析,总结出粉煤灰掺量及比例对碳化深度的影响系数k,为进一步完善碳化深度预测的数学模型提供一个影响因素的数据参考.     

复合助剂改性混凝土的碳化性能

采用正交试验方法,研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土碳化性能的影响规律。结果表明:水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量4个因素对混凝土的碳化性能影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;胶粉掺量对混凝土碳化的影响存在两个拐点,4%时混凝土的抗碳化性最差,8%时抗碳化性最好;随着消泡剂掺量的增加,碳化深度逐渐减小。最后,通过试验数据分析和查阅文献取值建立复合助剂改性混凝土的碳化模型,经游程检验,在显著性水平a=0.05下其相关关系显著。     

尺寸效应在大掺量活性掺合料混凝土抗碳化性能研究中的影响

采用固定混凝土坍落度的方法,研究了大掺量粉煤灰、磨细矿渣及其双掺对混凝土抗碳化性能的影响,并对尺寸效应进行了探讨.研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的碳化深度逐渐加大,双掺磨细矿渣和粉煤灰的混凝土的抗碳化能力明显优于单掺粉煤灰的情况.对于碳化问题同样存在尺寸效应,混凝土的碳化深度随着试块尺寸的增大而增大;并且早期尺寸效应影响较大,粉煤灰掺量越高其碳化尺寸效应越明显.     

高性能混凝土表层硬度与强度的相关性

通过回弹法研究了高强度(C60,C70)、大掺量矿物掺合料(粉煤灰、矿渣)的高性能混凝土抗压强度、回弹值随龄期发展的变化规律,并分别采用扫描电镜(SEM)、综合热分析法(TGDSC)、压汞法(M IP)对表层混凝土中的微观形貌、水化产物和孔结构进行研究.以回弹值、抗压强度和碳化深度为测试指标,建立了高性能混凝土测强曲线方程.结果表明:掺合料掺量大于10%时,混凝土回弹值和抗压强度值随掺量增大而减小;同掺量矿渣混凝土回弹值和抗压强度值均大于粉煤灰混凝土;掺加30%粉煤灰和矿渣后,混凝土结构的密实度降低,孔隙率分别增加了28.92%和14.51%;采用最小二乘法建立的高性能混凝土测强曲线平均相对误差为8.9%,平均相对标准差为11.3%,均满足地区回弹测强曲线的要求.     

大掺量粉煤灰高性能混凝土试验研究

针对大掺量粉煤灰混凝土存在的早期强度低、抗冻、抗碳化耐久性不足等问题,通过试验研究,结果表明:大掺量粉煤灰高性能混凝土①宜既掺优质粉煤灰又掺引气型高效减水剂,混凝土为中等标号时可选用32.5等级普通硅酸盐水泥;②为确保达到一定的早期强度和耐久性,普通硅酸盐水泥外加粉煤灰不宜大于胶凝材料总量的50%;③含气量宜为3%-5%,其抗冻标号可达到D100以上,同时掺入激发剂、元明粉和生石灰粉后,强度损失和质量损失有所减小,可进一步改善其抗冻性和耐久性;④可添加1.0%-1.5%碱性激发剂元明粉以提高其早期强度和抗碳化性能;⑤若既掺元明粉又掺生石灰粉作碱性激发剂,则可弥补元明粉对后期强度的不利影响,但生石灰粉的掺量不宜超过5%,掺量太大可能会导致膨胀开裂.以上结果为大掺量粉煤灰高性能混凝土的设计提供了有效途径.     

测试混凝土孔溶液的pH值研究混凝土的碳化性能

设计了单掺30%粉煤灰、单掺30%矿渣微粉、复掺粉煤灰和矿渣微粉总量为30%以及不加矿物掺合料的普通混凝土试件,运用混凝土孔溶液的表观pH值测试法对上述混凝土的碳化性能进行研究,并与酚酞溶液测试结果进行对比.研究表明,pH值测试法是一种能反映混凝土抗碳化能力的可靠测试方法.混凝土抗碳化能力越高,混凝土表层的pH值越大,该值在混凝土内部恒定时的深度越小.结合两种测试方法可将碳化混凝土内部分为完全碳化区、部分碳化区和未碳化区,两种测试方法得出的完全碳化区深度基本相等,部分碳化区深度约为完全碳化区深度的2倍.在钢筋混凝土抗碳化性能设计中,要求部分碳化区深度不允许超过混凝土保护层厚度更为科学.     

用水量对混凝土性能的影响

固定水胶比,调整用水量和掺合料掺加比例,研究了C30、C50混凝土用水量对混凝土力学性能和耐久性能的影响以及掺合料的最佳掺加比例.试验结果表明,对于C30混凝土用水量不超过175kg/m3,强度及耐久性均较佳,此时矿渣粉不能超过40%,粉煤灰不能超过20%.对于C50混凝土,用水量不超过160kg/m3时,强度及耐久性均较佳,此时粉煤灰掺量应小于15%,矿渣粉小于40%.     

不同强度等级矿物掺合料混凝土的碳化性能

混凝土碳化是影响混凝土耐久性的重要因素之一。为探讨不同强度等级矿物掺合料混凝土的碳化情况,利用不同掺量的矿渣粉、硅灰和微珠等矿物掺合料等量取代水泥制备不同强度等级的混凝土试块,采用快速碳化试验方法测量不同强度试块的碳化深度并将其与对应标准养护试样做强度对比。结果表明:混凝土强度越高其抗碳化能力就越强,适量掺入矿物掺合料的混凝土抗碳化能力高于基准混凝土,混凝土被碳化会导致其抗压强度发展缓慢,并且碳化深度值越大抗压强度下降越明显。     

纤维地聚物改性粉质黏土无侧限抗压强度试验研究

通过对杭州市某隧道工程开挖产生的废弃粉质黏土添加不同改良剂后开展无侧限抗压强度试验,研究了不同矿渣掺量、矿渣-粉煤灰比例、聚丙烯纤维掺量条件下改良土样的抗压强度特性,并对抗压强度形成的机理进行了分析;同时,基于扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）试验对反应土体孔隙特征的有关指标展开了定量分析。结果表明：在矿渣掺量为12%时UCS值最大,为6738.04 kPa,较素土强度提高80.69 倍;粉煤灰的掺入可提高试样后期强度,在K8F2（矿渣/粉煤灰比例80%:20%）试样中最优;聚丙烯纤维的掺入能有效地改善材料的脆断性能,最优纤维掺量为0.4%。试样孔隙的定向频率在80°~100°区间内分布的概率最大,掺入粉煤灰后定向性较为均匀;孔隙率随着矿渣掺量的增加、地质聚合物中矿渣含量的增多均逐渐减小,在K12（矿渣掺量12%）和K8F2试样中出现最小值;而随着纤维掺量的增加,呈现先降低后升高的趋势,当纤维掺量0.4%时其值最小,为6.204%;孔隙平均直径主要分布在1 μm之内,矿渣掺量增多则小孔隙增多,大孔隙减少;孔隙丰度主要分布在0.4~0.6区间,孔隙形状主要为椭圆。     

一种水溶性树脂对水泥石抗CO2腐蚀性能的影响

针对苏里格区块油气田在固井过程中面临CO_2酸性气体腐蚀的难题,在分析CO_2对水泥石的腐蚀机理基础之上,设计并合成出一种水溶性树脂(WSR),将其作为一种新型防腐蚀剂以期达到提高固井水泥石抗腐蚀性能的目的。表征结果表明WSR具有酸性环境响应特性,即可在酸性环境下可形成一种连续立体网络结构;腐蚀性能评价结果表明:WSR对水泥浆基本性能无不利影响;相对于活性硅质材料,WSR可以使水泥石的腐蚀深度、力学性能衰退和微观结构破坏程度明显减小;经CO_2腐蚀35 d后,WSR水泥石腐蚀深度增加14. 60%,抗压强度衰退6. 65%,渗透率降低9. 63%,总孔隙率降低16. 31%; SEM表征WSR在遇酸水泥石表面形成一层明显的连续分布膜状物质,此膜状物质效避免了酸性介质对氢氧化钙(CH)和硅酸钙凝胶(C—S—H)的腐蚀破坏,保持了水泥石微观结构的完整性,近而提高固井水泥石的抗CO_2腐蚀性能;此外,膜状物质"屏蔽层"还可抑制酸性腐蚀介质与水泥石的脱钙反应及减缓对水泥石的淋滤冲刷作用。     

混凝土碳化深度的人工神经网络分析与预测

基于水灰比、碳化龄期、相对湿度以及抗压强度对混凝土碳化深度影响的试验研究成果,利用BP网络和RBF网络按内推与外推两种方式,对混凝土碳化深度进行分析与预测.通过两种网络的分析与预测性能比较,建议优先采用RBF网络进行内推预测,对于外推预测则只能采用BP网络.     

受力状态下混凝土试件碳化试验研究

为了研究混凝土桥梁的碳化规律,采用加速碳化试验方法,进行了碳化环境下受力状态混凝土试件的耐久性试验,分析了碳化混凝土的退化机理和规律.结果表明:拉、压应力分别加快和减缓了混凝土碳化的速率,且应力变化越大,碳化速率的改变就越大;桥梁常用C50强度混凝土的碳化深度远小于低强度混凝土,但C50强度混凝土受拉时的相对碳化深度大于低强度混凝土.根据试验结果修正了现有混凝土碳化深度预测模型中的工作应力影响系数.当混凝土桥梁的裂缝宽度满足规范要求时,裂缝对混凝土碳化的影响很小;预应力混凝土桥梁的耐久性能优于钢筋混凝土桥梁.     

含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.     

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．     

Effect of cement types, mineral admixtures, and bottom ash on the curing sensitivity of concrete

The curing sensitivity of concrete with cement Types 1, 3, and 5 as well as multiple powders consisting of cement, fly ash, and limestone powder was studied. Bottom ash was also used in the study as an internal curing agent and a partial substitution of fine aggregate. The curing sensitivity index was calculated by considering the performances of compressive strength and carbonation depth. Specimens were subjected to two curing conditions: continuously water-cured and continuously air-cured. The results show that cement Type 3 has a lower curing sensitivity, while cement Type 5 increases the curing sensitivity. For the mixes without bottom ash, the use of fly ash increases the curing sensitivity, while limestone powder reduces the curing sensitivity of concrete. The use of bottom ash in concrete reduces the curing sensitivity, especially at a lower mass ratio of water to binder. Concrete with limestone powder, together with bottom ash, is least sensitive to curing. The curing sensitivity calculated from carbonation depth also has a similar tendency as that derived by considering compressive strength. From the test results of compressive strength and curing sensitivity, bottom ash has been proven to be an effective internal curing agent.     

应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

为研究应力状态对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。     

Accelerated carbonation and leaching behavior of the slag from iron and steel making industry

Ground granulated blast furnace slag(GGBFS)and steelmaking slag have been used as a raw material for cement production or as an aggregate to make concrete,which contribute aluminum,calcium,iron,and silicon oxides.The suitability of the slag for a particular application depends on its reactivity,cost,availability,and its influence on the properties of the resulting concrete.For the interest of durability studying of concrete in the presence of slag,the accelerated carbonation products and leaching behavior of the slag and Portland cement(PC)were studied.The experimental results confirmed that the slag was more resistant to carbonation compared to PC.The carbonation degree of GGBFS reduced by 17.74%;and the carbonation degrees of steelmaking slags reduced by 9.51%-11.94%.Carbonation neutralized the alkaline nature of the hydrated pastes and gave rise to the redox potential of the leachate slightly(30-77 mV).The carbonation also increased the release of most of the elements presented,except for calcium,to the aqueous environment.It is concluded that blend cements(PC plus slag)have economical advantages and better durability compared to PC.