ASR对再生混凝土冻融循环二次损伤的影响

研究了再生混凝土经历碱硅酸反应（ASR）后,受冻融循环二次损伤的影响. 将试件浸泡在80 ℃的1 mol/L NaOH溶液中进行碱硅酸反应28 d,然后分别进行20次、40次冻融循环,完成对试件膨胀率、相对动弹性模量的测量. 结果表明,前期ASR对再生混凝土受冻后二次膨胀的促进作用在再生骨料取代率为30%时达到最大;对于相对动弹性模量而言,前期ASR对后期冻融二次受损是否有促进作用取决于骨料的碱活性,骨料碱活性越高,促进作用越弱.     

碱硅酸反应作用下混凝土中氯离子扩散规律和结合能力

采用活性集料和非活性集料配成混凝土进行对比试验,研究了氯离子在同时受到碱硅酸反应(ASR)作用的混凝土中的扩散和结合特性.所用混凝土的碱含量分别为水泥质量的0.5%和1.5%,试验温度为60℃,并采用3.5%和7.5%两种不同质量分数的NaC l溶液浸泡混凝土,进行了氯离子渗透试验,测定了不同浸泡龄期下混凝土试件内部总氯离子含量和自由氯离子含量.用XRD和SEM以及压汞法对试件进行了微观结构分析.结果表明:在ASR同时作用时,混凝土的氯离子扩散速度减慢,混凝土对氯离子的结合表现为线性吸附关系,氯离子结合能力也明显降低;ASR所导致的开裂不会明显提高氯离子的侵入.由于氯离子扩散速度减慢,混凝土钢筋锈蚀时间延迟,但并不能得到抑制,并且由于氯离子结合能力的降低以及ASR的发生,孔溶液中C(C l-)/C(OH-)提高,反而会使锈蚀加快.     

碱硅酸反应与碱碳酸盐反应

碱集料反应（AAR）可分为两类，即碱硅酸反应（ASR）与碱碳酸盐反应（ACR）。二者的共同点是与碱发生的化学反应可导致混凝土中集料的体积增大，从而可能使混凝土甚至整个建筑物或构筑物发生膨胀开裂。文章着重从膨胀过程和机理以及岩石的结构特征探讨二者的特性与差异。ASR类型岩石具有碱活性的前提条件是较低的二氧化硅结晶完整度。只有隐晶质、微晶质、玻璃质或发生过应变的二氧化硅才会具有较高的化学活性，导致混凝土破坏。通过系统研究证实，对碱碳酸盐反应，虽然结晶的完整程度以及白云石（CaCO3·MgCO3）分子式中Ca/Mg比也将影响其与碱反应的速率，但起决定作用的是白云石晶体的尺寸及其在岩石中的分布状态和被基质包围的紧密程度。从微观结构得出的这些特征将有助于加深对碱集料反应膨胀机理的认识。文中还介绍了形成活性白云石的地质环境和碱硅酸反应与碱碳酸盐反应的区分方法。     

碱硅酸反应和氯盐腐蚀双因素作用下混凝土损伤规律

本文以动弹性模量和膨胀率为损伤参量,主要研究了在碱硅酸反应(ASR)和氯盐腐蚀的双重破坏因素作用下,混凝土的损伤规律及特点.     

粉煤灰抑制砂岩碱硅酸反应

采用岩相法、砂浆棒快速法、混凝土棱柱体法研究了砂岩集料的碱硅酸反应活性,并评价了粉煤灰对砂岩集料碱硅酸反应的抑制效果.实验结果表明,该砂岩集料含有5%～12%微晶石英,具有碱硅酸反应活性.砂浆和混凝土试件的膨胀率随着粉煤灰掺量的增大而减小.水泥碱质量分数为2.0%时,粉煤灰掺量30%和40%的混凝土试件养护24月膨胀率仍然小于0.04%.Ⅰ级粉煤灰占胶凝材料质量分数大于30%,可以有效抑制砂岩集料的碱硅酸反应引起的膨胀.粉煤灰的加入降低了CSH凝胶中的Ca与Si摩尔比.低Ca与Si摩尔比的CSH凝胶可以吸附更多的Na 、K ,有效地抑制碱硅酸反应.     

Al2O3对碱硅酸反应的影响

采用分析纯Al2O3和烧铝矾土，以玻璃砂为活性骨料，通过测定砂浆棒的膨胀率及用能谱仪分析砂浆棒中C—S—H凝胶的组成，研究了Al2O3对碱硅酸反应的影响，并分析了其机理。结果显示，Al2O3对碱硅酸反应也有较好的抑制作用。其机理可能为Al^3＋对C—S—H中Si^4＋的取代作用加强了C—S—H对碱的结合能力。     

Al2O3对碱硅酸反应的影响

采用分析纯Al2O3和烧铝矾土,以玻璃砂为活性骨料,通过测定砂浆棒的膨胀率及用能谱仪分析砂浆棒中C-S-H凝胶的组成,研究了Al2O3对碱硅酸反应的影响,并分析了其机理.结果显示,Al2O3对碱硅酸反应也有较好的抑制作用.其机理可能为Al3+对C-S-H中Si4+的取代作用加强了C-S-H对碱的结合能力.     

天然火山灰抑制碱硅酸反应的研究

选用某工程附件两处天然火山灰料,经过研磨加工后进行不同掺量抑制骨料碱活性效能试验研究。试验结果表明,抑制骨料碱活性效能跟天然火山灰掺量有关,掺量越高,抑制效能越好;并且当掺量高于35%时,天然火山灰能有效抑制混凝土中活性骨料的碱硅酸反应。     

化学外加剂抑制碱硅酸反应原理及进展

概述了化学外加剂抑制碱硅酸反应(ASR)膨胀的原理及其几十年来国际上的研究进展,并讨论了应进一步研究的问题.     

硅质及铝质材料对碱硅酸反应长期膨胀性影响的对比

采用快速砂浆棒法,通过延长养护时间,研究了硅灰、粉煤灰和Al2O3对碱硅酸反应（ASR）长期膨胀性的影响。结果表明：适量的硅灰在14d内能有效抑制ASR,但在更长龄期时是无效的;适量的Al2O3不仅在短期内能有效抑制ASR,而且在更长龄期时也是有效的。说明富含Al2O3的物质对ASR的长期抑制效果比硅质材料好。     

冻融和碳化作用对混凝土氯离子侵蚀的影响

对4种不同配比混凝土先后进行冻融循环(0,50,150次)、加速碳化(0,1,2星期)和氯离子侵蚀,以研究冻融、碳化作用对混凝土氯离子侵蚀的影响.通过压汞法和选择电极法分别测定不同作用后混凝土的孔径分布和氯离子含量及其毛细吸收变化情况.结果表明:冻融循环增大混凝土孔隙率,作为混凝土损伤的动力源,为氯离子侵蚀创造更为有利的条件;冻融次数越多,造成的氯离子侵蚀越严重;碳化反应破坏混凝土基体原有的过滤机制,并促进Friedel盐分解,使氯离子含量增多;冻融与碳化均不同程度增大混凝土毛细吸水性能,两者共同作用较单独作用时的氯离子侵蚀严重得多.对混凝土结构进行耐久性设计和使用寿命预测时,必须考虑和引进冻融、碳化及其他因素的复合作用.     

引气混凝土在冻融循环过程中的氯离子渗透与孔结构

C30和C50引气混凝土在3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时,混凝土中的氯离子浓度分布及孔结构演变。研究结果表明:超声声时较好反映了混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先下降,后保持稳定,当混凝土剥落严重时迅速上升;冻融循环过程中的低温环境降低了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散速度,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中氯离子扩散速度的提高;盐冻循环50,150和400次时,C50混凝土中孔径大于100 nm毛细孔数量由31.85%提高到42.70%和56.60%,孔径大于0.1 mm的微裂纹数量由12.80%降低为8.37%,并最终提高到25.29%。此外,混凝土经过150次冻融循环,相比于C30混凝土,C50混凝土中孔径大于100 nm的毛细孔数量降低20.10%,微裂纹数量降低43.44%。     

冻融环境下地聚物混凝土和螺纹钢筋黏结性能的研究

寒冷地区临海、盐碱土壤或冰盐环境中的混凝土结构因遭氯离子腐蚀和冻融循环的共同作用使得钢筋与混凝土间的黏结性能劣化,甚至会导致构件过早失效。为了分析在冻融循环和氯离子腐蚀耦合作用下地聚物混凝土与螺纹钢筋间黏结性能的变化规律,通过拉拔试验研究了地聚物混凝土与螺纹钢筋在此环境下的黏结性能,分析了保护层厚度（40 mm、60 mm、67 mm）、盐溶液浓度（0 %、5 %、10 %）和冻融次数（0次、15次、30次、50次）对极限黏结强度及黏结—滑移曲线的影响。结果表明：盐冻循环和水冻循环试件与未冻融试件破坏模式相同,均为劈裂破坏;但与未冻融的试件相比,极限黏结强度总体上降低,经过50次冻融循环后,盐冻和水冻试件的极限黏结强度为未冻融试件的56 %~67 %和80 %左右;最后,基于试验数据,提出考虑冻融次数和盐溶液浓度影响作用下地聚物混凝土劈裂抗拉强度以及极限黏结强度的拟合公式,以期为混凝土结构的工程应用提供理论参考。     

橡胶-玻璃粉改性透水路面强度和冻融性分析

为提高透水混凝土在季冻区的适用性,同时进一步发挥可持续材料的利用价值,本试验采用正交设计探究玻璃-橡胶复掺透水路面的强度和冻融损伤。结果表明,基于轻荷载透水混凝土路面的优质配合比为孔隙率20%、水胶比0.26、橡胶颗粒6%、玻璃粉20%。经过冻融耐久性试验分析多种透水混凝土样本后发现,复合掺杂玻璃粉和橡胶颗粒的透水混凝土较单掺橡胶颗粒及对照组抗冻性分别平均提高了13.93%和38.82%。改性后的透水混凝土能够通过调整胶凝材料将混凝土透水性能和强度性能结合,满足规范要求的同时达到减轻生态压力和降低生产成本的目标,在道路建设和可持续发展领域具有重要的应用价值。     

冻融循环下混凝土细观结构演化及力学损伤特性研究进展

周期性冻融循环会对季冻区混凝土材料的细观结构产生不可逆损伤,进而劣化其承载能力与耐久性能。混凝土的冻融破坏本质上是内部孔/裂隙等初始缺陷在周期性冻胀力的作用下发生的疲劳损伤累积。因此,开展冻融循环条件下混凝土材料细观结构损伤演化特性的研究对于评估寒区在役混凝土结构的安全性具有重要的意义。围绕冻融循环条件下混凝土细观结构演化及力学损伤特性两个核心内容,针对混凝土细观结构获取与表征技术、混凝土冻融循环室内物理试验与数值模拟方法,以及混凝土力学损伤特性与耐久性评估等方面的研究现状进行了系统的总结与分析。传统的冻融研究主要集中于宏观尺度下混凝土局部损伤演化,从细观尺度入手,研究了冻融循环下混凝土细观结构演化与力学损伤特性,有助于更加深入地了解宏观力学性能与耐久性劣化背后的冻融破坏机制与初始孔/裂隙缺陷扩展-聚并-贯通的发展规律。在此基础上,建立考虑冻融参数的细观结构演化与宏观损伤特性之间的内在联系,实现冻融环境下混凝土材料宏观物理力学特性的准确分析。为寒区工程结构服役期的损伤特性识别、稳定性与耐久性分析提供参考。     

冻融循环作用下普通混凝土断裂能试验

为了研究冻融循环对普通混凝土断裂性能的影响,依据相关规范进行混凝土快速冻融循环试验,对4组C20普通混凝土进行了冻融次数分别为0次,10次,20次和30次的试件的断裂能测试.试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土断裂能呈逐渐下降趋势,断裂能损失与相对动弹模损失率的变化规律基本一致.这说明断裂能也可作为衡量混凝土冻融损伤的一个重要指标.     

冻融作用下玻化微珠保温混凝土的劈裂抗拉性能试验

在保温混凝土优化配合比的基础上,选定水灰比、水泥用量、砂率和外加剂掺量四个影响因素,设计正交试验,采用快冻法对混凝土进行0、15、30、50次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,确定混凝土强度及其退化特征。试验结果表明,0.50为最佳水灰比,经过50次冻融循环作用后,强度下降为初始值的66.7%。建立了冻融后保温混凝土劈裂抗拉强度值与冻融循环次数之间线性函数关系,并通过极差分析确定了水灰比是影响混凝土冻融后强度的主要因素。     

冻融条件下混凝土损伤演变与强度相关性研究

冻融作用下混凝土的损伤过程通常用动弹性模量的变化来表征,通过对比分析,采用更具有实际意义的超声波声速构筑了损伤变量,重点研究了混凝土由于冻融作用引起的损伤演变和强度的相关性．结果表明由超声波测试得到的声速值可以方便地估算出混凝土的强度．此结果可作为受冻融作用的混凝土结构评估的参考和依据．     

水环境与冻融共同作用下混凝土力学性能研究

基于不同pH值水环境下冻融循环对混凝土断裂性能影响的研究现状和发展方向,采用加速腐蚀试验、单轴压缩试验与三点弯曲试验,对在酸碱中性溶液中浸泡、再经不同次数的冻融循环后的混凝土的断裂性能及宏观力学特性进行研究。此外,利用IPP（image-pro plus）软件对由电镜扫描获得的混凝土SEM（scanning electron microscope）图像进行分析,并对损伤劣化规律,以及微观层面混凝土腐蚀及冻害破坏机理等方面进行研究。结果表明：虽然水环境的pH值对冻融前的混凝土各力学性能影响不尽相同,但随着pH值的减小,冻融循环作用对混凝土力学性能的破坏趋于严重。不同pH值溶液浸泡后混凝土试件的内部微观劣化规律相似,损失变量与冻融循环次数存在二次函数关系。由此推导出不同pH溶液下不同冻融循环次数后的损伤变量公式。     

初始含水量及冻融循环对黄土微结构的影响

冻融循环作用是季节性冻土地区工程病害发生的主要致灾因子。在冻融循环作用下,土体结构性逐渐丧失、强度不断劣化,最终导致灾害的发生。以延安市延安新区黄土为研究对象,配置不同初始含水量试样,经历0、1、3、6、10、15次冻融循环,通过SIGMA500扫描电子显微镜观察试样微观结构的演化规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样内部裂纹、裂缝不断发育演化,水分迁移通道不断扩展;初始含水量高的试样裂纹裂缝发育演化越明显;冻融循环作用使得试样内部大颗粒分解为若干小颗粒、颗粒表面的棱角不断磨圆、表面起伏不断减小;当冻融循环10次以后,颗粒大小、颗粒形状、表面起伏趋于稳定,试样颗粒尺寸趋于统一,试样大孔隙减小,小空隙增多,总体孔隙率增大。试样颗粒间的胶结强度随着冻融循环次数的增加不断减小,破碎作用产生的小颗粒造成粒间的接触点增多,致使试样的内摩擦角增大。