海水环境下BFRP筋-海水海砂混凝土粘结耐久性

对BFRP筋-海水海砂混凝土界面粘结耐久性开展长期浸泡侵蚀试验,分析真实海水浸泡后界面粘结性能的长期退化规律,浸泡时间分别是30 d、90 d、180 d、270 d、360 d、450 d、540 d和630 d.基于拉拔试验数据,对真实海洋环境下BFRP筋-海水海砂混凝土的长期极限粘结强度保留率进行模拟预测.结果表明：在真实海水浸泡630 d后,BFRP筋-海水海砂混凝土的极限粘结强度降低了66.13%,且0～270 d退化速率明显高于270 d以后的退化速率.采用Bank模型并引入湿度修正系数,预测50 a后在海洋环境、室外环境及室内环境条件下极限粘结强度保留率分别为31.42%、57.15%和74.85%,为BFRP筋-海水海砂混凝土构件在沿海地区建筑中的应用提供参考.     

氯化钠、氯化镁侵蚀环境对水泥土力学性质影响试验研究

为了研究水泥土在氯化钠、氯化镁溶液侵蚀下的力学效应和侵蚀机理,设计进行了室内氯化钠和氯化镁两种溶液浸泡侵蚀试验。两种浸泡溶液浓度分别有0,1.5 g/L,3 g/L,6 g/L,浸泡时间为7 d,14 d及28 d,浸泡过程中对浸泡溶液的浓度进行定期取样、检测其离子浓度。对浸泡后的试件进行无侧限抗压强度试验,结合浸泡期间侵蚀溶液的离子浓度检测结果,从化学动力学的角度分析水泥土在这两种溶液中的受侵蚀机理。结果表明在浸泡过程中,钠离子、镁离子、氯离子的活跃度依次减小;氯离子的侵蚀效果主要取决于CaCl2·6H2O结晶的生成量;氯化镁溶液中,镁离子和氯离子共同对水泥土产生侵蚀作用,镁离子对水泥土的负面影响大于氯离子。     

真实海水浸泡下FRP筋与海水海砂混凝土的粘结耐久性

在真实海水环境浸泡下对FRP筋与海水海砂混凝土（SWSSC）的界面粘结耐久性能进行了试验研究.试验变量包括FRP筋种类（GFRP筋、BFRP筋和SFCB筋）和浸泡时间（30 d、90 d、180 d和270 d）,通过中心拉拔试验对3种筋与SWSSC的界面粘结性能退化进行了对比分析;基于试验数据,对实际服役环境下3种筋的长期极限粘结强度退化进行了预测.结果表明：受海水长期浸泡和不同FRP筋制造工艺差异的影响,GFRP筋表面肋的磨损程度比BFRP筋和SFCB筋的小;BFRP筋和SFCB筋的粘结应力-滑移曲线的残余段波动逐渐减小;BFRP筋和SFCB筋的极限粘结强度退化快于GFRP筋.根据预测结果,给出了海洋环境、室外环境及室内环境下3种筋在设计服役年限所对应的极限粘结强度退化值.     

不同养护条件下钢渣/矿渣复合水泥胶砂的耐硫酸盐侵蚀性能

以钢渣和矿渣为矿物掺合料,采用0%和20%的取代量,在蒸养(早期80℃蒸养7 h)和标养条件下分别制备了钢渣和矿渣复合水泥胶砂,经过28 d的初始标准养护后,将其暴露于干湿循环与半浸泡2种硫酸盐侵蚀条件下,通过外观质量观察、质量变化和强度变化等手段对比了钢渣复合水泥胶砂与矿渣复合水泥胶砂的耐硫酸盐侵蚀性能.结果表明:2种养护制度下,钢渣复合水泥胶砂的耐干湿循环硫酸盐侵蚀性能均优于矿渣复合水泥胶砂;半浸泡硫酸盐侵蚀条件下,标养钢渣复合水泥胶砂的性能弱于标养矿渣复合水泥胶砂,但是蒸养钢渣复合水泥胶砂的情况正好相反.蒸养虽然粗化了水泥胶砂孔结构,使得蒸养水泥胶砂在半浸泡硫酸盐侵蚀条件下较早地出现了裂缝,但是蒸养同样提高了28 d水泥胶砂的化学结合水量、C-S-H含量并促进了C-A-S-H的形成,从而有助于改善蒸养水泥胶砂的抗硫酸盐侵蚀性能.     

高寒地区水泥稳定碎石抗压强度特性研究

青藏高原寒冷地区特殊的气候环境对水泥稳定碎石半刚性基层性能有较大影响。文章通过标准养生条件与低温养生条件下的水泥稳定碎石混合料抗压强度试验,分析了水泥用量、养生龄期、养生温度对混合料抗压强度和回弹模量的影响。结果表明:标准养生条件下,养生龄期对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和抗压回弹模量有明显影响;7d以前强度增长缓慢,7~28d增长幅度较大,28d后强度增长趋于稳定;养生温度对混合料的无侧限抗压强度与抗压回弹模量的影响较大,0~5℃时,水泥用量较大(5%)的混合料的强度形成较快,5~10℃时不同水泥用量的混合料强度均增长显著,温度高于10℃时3d龄期强度增长幅度大于7d龄期。因此,养生温度高于10℃、水泥用量大于4%时,可满足青藏高原寒冷地区水泥稳定碎石基层的强度要求。     

盐度对沥青混合料冻融劈裂试验影响研究

为研究沿海地区盐度对沥青混合料水稳定性能的影响,以普通沥青混合料与橡胶粉改性沥青混合料为研究对象,进行沥青混合料冻融劈裂试验.试验采用双面击实50次的标准马歇尔试块,分别放置在空气中、浸泡2d介质与4d介质3种奈件,浸泡介质分别为10％盐水和清水.试验前,试块在-18℃的条件下冰冻24h,然后在60℃的恒温水浴中浸泡24h.试验结果表明：随着浸泡天数的增加,劈裂强度逐渐下降;浸泡盐水较清水冻融劈裂强度小,橡胶粉沥青混合料下降速度较缓.     

热带海洋中GFRP-SWSSC柱的轴压性能

针对热带海洋环境,提出了一种GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱制品,通过利用其内置钢筋在海洋环境下的锈胀反应达到提升自身力学性能的目的.以螺旋箍筋、混凝土强度和外部管材为试验变量设计制作了20根GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱试件,对其在真实热带海洋环境下的轴压性能进行了研究.试验结果显示,浸泡后的钢筋呈现不均匀的锈胀现象,螺旋箍筋和混凝土强度的提高会增强GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱的轴压性能;在热带海洋环境浸泡条件下,设置螺旋箍筋的GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱和钢管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱的轴压承载力高于同类型未浸泡试件.海南岛建筑结构的受力部件可以采用FRP管钢筋混凝土柱,以其在真实海洋环境下浸泡后提升后的极限承载力为设计依据进行设计.     

水热条件对硅酸盐水泥的水化及其干缩性能的影响

通过强度试验、干缩测定、MIP、TG-DSC、NMR分析,研究了不同水热条件下硅酸盐水泥的早期（3 d）水化及其干缩性能。结果表明：约2 d时间的水养护温度由20℃提高到60℃,水泥的早期（3 d）水化程度显著提高,C-S-H凝胶数量显著增多,同时C-S-H凝胶的硅酸盐聚合度提高,C-S-H的表面积减小,致密度提高;水泥的3 d强度显著提高,但28 d强度明显下降;水泥的干缩显著减小。养护温度提高减小干缩的原因是由于干燥前C-S-H凝胶的化学结构等发生变化而使水泥的不可逆干缩显著减小。     

全珊瑚海水混凝土的表面自由氯离子浓度和表观氯离子扩散系数

采用不同种类水泥制备出不同强度等级的全珊瑚海水混凝土(CSC),研究其在海水浸泡环境下不同暴露时间的自由氯离子含量的分布规律,计算了CSC的表面自由氯离子含量和表观氯离子扩散系数,并探讨了暴露时间对这2个参数的影响规律.结果表明:在相同的暴露时间下,碱式硫酸镁水泥的抗Cl~-扩散渗透能力优于普通硅酸盐水泥;CSC的表面自由氯离子含量随着暴露时间的延长而呈指数型增加,且增长速率远低于普通混凝土;CSC的表观氯离子扩散系数随着暴露时间的延长而呈幂函数型递减.因此,对于实际海洋环境下的CSC结构,建议采用碱式硫酸镁水泥,从而有利于提高抗Cl~-扩散渗透能力,减缓Cl~-的侵入速度,以达到延长结构服役寿命的目的.     

真实海水环境下海水海砂混凝土内FRP筋性能退化研究

为得到真实海水环境下海水海砂混凝土（SWSSC）内纤维增强复合材料（FRP）筋的性能退化规律,在真实海水浸泡下对SWSSC内的玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋的拉伸性能退化进行了试验研究,同时,用扫描电子显微镜（SEM）对两种筋材进行了微观观察.试验参数包括筋材种类（BFRP筋和GFRP筋）、腐蚀龄期（30 d、50 d、60 d和90 d）,测试性能为不同腐蚀龄期下两种筋材的拉伸强度和弹性模量.另外,对试验所处海域年平均相对湿度下SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率进行了预测.结果表明：SWSSC内BFRP筋拉伸强度退化速度快于GFRP筋,两种筋材弹性模量无明显退化;SWSSC内的BFRP筋和GFRP筋,其拉伸强度退化主要是由树脂的水解或纤维-树脂界面性能退化引起.通过预测,在海南省海口市真实海水环境下,SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率在50年后的预测值为75.6%（环境相对湿度为82%）.     

火灾高温后混凝土残余强度的试验研究

为研究冷却方式对不同类型水泥混凝土高温后残余强度的影响,设置了温度为500℃、600℃、700℃、800℃、900℃的梯度,分别对采用复合硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥的立方体标准试块进行高温后力学试验。通过试验考察不同冷却方式下试块高温后的破坏形态、残余强度,并进行XRD分析,解释了冷却方式、水泥种类、受火时间等因素对高温后混凝土残余强度的影响。试验表明:高温后混凝土的破坏形态与其采用水泥种类及受火时间有关;冷却方式对不同水泥混凝土高温后的残余强度影响不同。     

废石破碎胶结充填配比优选及在寒冷气候条件下的应用

为解决金英金矿外购铁矿尾砂在寒冷气候条件下充填存在充填体强度低、稳定性差以及井下产出废石大量堆积的难题,开展废石破碎用于井下充填的室内实验。研究结果表明:在充填倍线为2.0~6.0的前提下,废石充填料浆质量分数可达75%以上;当废石与尾砂的质量比为3~6时,对充填料浆流动性和充填体强度无明显影响;粒径d≤5 mm废石+压滤尾砂的充填骨料可获得最大充填体强度,充填骨料的充填体强度从大到小依次为d≤5 mm废石、d≤8 mm废石+压滤尾砂、d≤5 mm废石+铁矿尾砂、铁矿尾砂和d≤8 mm废石+铁矿尾砂;料浆质量分数是确保充填体强度和降低水泥掺量的关键,采用d≤5 mm废石+水泥充填时,料浆质量分数每提高1%,水泥掺量可降低1.2%;当养护温度由10℃提升至15℃时,充填体充填时间为7 d及28 d强度分别提高109.52%和58.46%;经现场工业试验,推荐采用的d≤5 mm废石胶结充填料浆实际质量分数为75%,水泥掺量为11%,充填能力为110 m~3/h,充填成本降低15%~18%。     

硅酸盐水泥在模拟体液中降解和矿化性能

为了检测硅酸盐水泥(PC)在模拟体液(SBF)中降解和生物矿化性能,将硅酸盐水泥样品分别浸泡于模拟体液3,7及14 d后,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)等方法研究其生物矿化性能;并同时检测其失重率及模拟体液浸泡液的pH值变化情况.研究结果发现:随着浸泡时间的增长,硅酸盐水泥的质量增加;模拟体液在浸泡前3 d碱性较强,随后其pH值逐渐降低.X射线衍射、红外光谱图谱及扫描电镜图像表明:硅酸盐水泥浸泡3 d后,在其表面有碳酸钙生成;浸泡7 d后,其表面有碳酸羟基磷灰石生成.因此,硅酸盐水泥具有良好的生物矿化能力.     

自然浸泡对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理

将混凝土和砂浆样品浸泡在超纯水中,定期检测表层渗透性能、孔结构及微观形貌,研究浸泡环境对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理。研究结果表明:随着浸泡龄期的延长,表层渗水系数逐步减少,浸泡150 d后的表层渗水系数仅为浸泡30 d的50%;随着龄期的延长,水泥基材料的孔结构得到优化,相比浸泡30 d的孔结构,浸泡150 d后,孔径小于100 nm的孔体积是浸泡30 d的1.17倍,而孔径为100~200 nm孔体积是浸泡90 d的64%,微观孔结构进一步细化;与标准养护28 d的砂浆基准样相比,超纯水浸泡180 d后,XRD曲线中Ca(OH)_2的峰值强度明显减弱,水化浆体中Ca(OH)_2的质量分数减少;浸泡90 d后水化浆体晶体结构松散,表面凹凸明显,有一些细小的孔洞。     

海水侵蚀环境下混凝土耐久性的研究

采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,分别配制了水灰比在0.45～0.60范围内的混凝土试件,采用加速腐蚀试验研究了在海水侵蚀后,其强度、重量损失随时间变化的规律及原因,并为试件损伤状态定量化解析提供了试验数据。结果表明,在相同的试验条件下,矿渣硅酸盐水泥混凝土耐久性优于普通硅酸盐水泥混凝土;混凝土试件的抗蚀系数为0.8时与美国ASTM标准规定的强度损失25%的界限值吻合较好。     

稻壳水泥熟料煅烧试验

目的以稻壳作为水泥生产的原料之一,研究不同稻壳用量、不同率值、不同煅烧温度对煅烧成的稻壳水泥性能的影响.方法将煅烧水泥的升温方式分为A、B两组,试验确定实验室煅烧水泥的升温方式,按照煅烧升温方式B煅烧17组不同配比的水泥生料试样,煅烧产物进行水泥净浆抗压强度试验.结果从950℃左右开始升温比从室温起升温煅烧出来的水泥熟料强度高.稻壳用量在3%以内时稻壳水泥的强度和不掺稻壳的水泥强度相差不大,当稻壳用量超过3%时,随着稻壳用量的增加水泥强度下降.随着石灰饱和系数KH的增大,稻壳水泥3 d强度呈增大趋势,28 d强度呈减小趋势.稻壳水泥3 d和28 d净浆抗压强度随着煅烧温度的提高呈增大趋势.结论实验室中采用急速升温的方式煅烧出来水泥强度较好;掺入少量的稻壳对水泥强度影响不大;KH增大对稻壳水泥性能有不利影响;煅烧温度越高,煅烧成的稻壳水泥性能越好.     

电脉冲作用下水泥基材料硫酸盐侵蚀行为与机理

电脉冲技术应用于不同温度下的水泥基材料硫酸盐加速侵蚀已有研究,但加速机理尚不明确,通过电脉冲加速与常规浸泡方式对比,分析了电脉冲作用下硫酸根离子分布与迁移规律,测试了不同侵蚀深度处反应产物的XRD物相.研究显示,电脉冲作用下有更多硫酸根离子迁移进入试件内部,硫酸根离子进入试件后主要集中于阴极端距表面2cm内,侵蚀28d前侵蚀产物主要是石膏和钙矾石.结果表明:电脉冲通过加快离子迁移以及化学反应两个方面显著加速水泥基材料的硫酸盐侵蚀.     

养护及拌合条件对混凝土密实性的影响

为研究不同养护及拌合条件对混凝土密实性能的影响,通过实验室混凝土成型养护试验,以测试混凝土试件超声波波速为评价指标,分别研究了C30基准混凝土,在海水拌合及普通自来水拌合条件下,浇筑成型素混凝土和钢筋混凝土等2类试件,分别采用自然养护、自来水养护及海水养护等3种方式,测试其在养护龄期3,7,14,28 d时混凝土试件的超声波波速,以反映混凝土的密实性能。结果表明:海水拌合混凝土在混凝土早期(3～14 d),养护条件对混凝土密实性影响较小;养护后期海水拌合钢筋混凝土及海水养护钢筋混凝土中的Cl~(-1)及SO_4~(2-)与水泥水化产生的Ca(OH)_2反应,致使内部钢筋出现了部分锈蚀,混凝土内部出现了微裂纹,从而使混凝土强度及密实性均降低。其中,海水养护钢筋混凝土28 d波速降低幅度最大,降幅达11%;增加早期湿养护(自来水养护)龄期,可适当增强海水钢筋混凝土的强度和密实性。     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净装试件在5%N、50;溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净泉抗硫酸盐侵独性能的影响。在N气S久溶液侵性下,普通硅酸盐水泥净装试件强度随浸池时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矶石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净菜试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净泉中Ca(OH):的量,从而降低了水泥净莱试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矶石的量。因而,硅灰时水泥混凝土杭硫酸盆侵独性能有改善作用。     

水泥强度等级对C55高墩用混凝土性能的影响

采用P·O 42.5和P·O 52.5水泥分别配制C55高性能混凝土,考察水泥强度等级对混凝土抗压强度、抗压弹模发展趋势的影响,以分析水泥强度等级对高墩用高性能混凝土性能的影响。试验结果表明,用P·O 42.5水泥的混凝土3d、7d抗压强度比使用P·O 42.5水泥的混凝土低,但是28d和56d后,前者会超过后者;两种水泥配制的混凝土的抗压弹模比较接近;在同强度等级下,使用P·O 42.5水泥会比使用P·O 52.5水泥的混凝土绝热温升略有降低,但不显著。预计若以56d同强度设计,则绝热温升的差异会更加明显。