地铁混凝土结构在地下水环境下的抗侵蚀耐久性研究

本文以天津地铁1号线工程混凝土为研究对象,对混凝土的侵蚀环境及耐久性进行了试验研究,然后,进一步对地下水腐蚀性进行统计分析,在此基础上完成了地铁工程混凝土耐侵蚀进行评价与建议。这对于天津地铁建设中防腐设计和施工有一定的实际意义。     

碳化和纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO₂溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO₂的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.     

纳米二氧化硅填充线性低密度聚乙烯的等温结晶动力学

用DSC方法研究了纳米SiO₂含量和表面处理对填充LLDPE体系等温结晶行为的影响。结果表明,随着纳米SiO₂含量的增加,体系的结晶速率呈现先降低后增加的趋势,这是因为在高表面积纳米SiO₂变量范围内,含量较低时填料对基体结晶行为的影响以吸附作用为主,含量较高时则成核作用占优势。同时还发现,纳米SiO₂含量相同时,与硅烷偶联剂表面处理比较,偶联剂/分散剂复配处理使纳米SiO₂粒子表面的吸附层增厚,基体与粒子间的相容性增加,填料的异相成核作用明显,基体的结晶速率增加.     

不同盐类环境下普通混凝土的抗盐冻耐久性研究

大安市不仅是东北典型的季冻土区,也是吉林省土壤盐渍化最严重的地区之一.境内的土壤盐分含量高、组成复杂,主要有Na+、HCO3-、Cl-、SO2-4,还有少量的Mg2+、Ca2+、K+等.在盐类侵蚀与冻融循环等外界因素作用下,常引起混凝土的盐冻剥蚀破坏,造成结构性能劣化,严重影响各类建筑物的耐久性与安全性.为了探究盐类侵蚀与冻融循环双重因素作用下混凝土的耐久性能,进行了复合盐、单盐(碳酸氢盐、氯盐、硫酸盐)及水环境下普通混凝土的抗冻耐久性快速试验,总结在盐蚀—冻融双重因素作用下,普通混凝土的盐冻破坏规律,运用电镜扫描、能谱与化学成分分析,进一步研究普通混凝土盐冻的破坏机理.     

纳米SiO2对UHMWPE溶液流变性质及其结晶性能的影响

将纳米SiO2经偶联剂处理后，采用溶液共混法制成UHMWPE／纳米SiO2溶液。研究了表面处理后纳米SiO2在UHMWPE中的分散性能和纳米粒子及抗氧剂的添加对溶液粘度及结晶性能的影响。结果表明：表面处理后纳米SiO2在UHMWPE溶液中可达到纳米级均匀分散；溶液粘度及粘流活化能随纳米粒子加入量的增加而增大；抗氧荆和纳米粒子的添加对PE的结晶形态都没有影响；抗氧剂的加入使UHMWPE的结晶度变大，晶粒尺寸变小，而纳米SiO2粒子的加入使UHMWPE的结晶度变小，晶粒尺寸变大。     

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。     

盐溶液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的混凝土试件，采用加速腐蚀试验研究了在盐溶液侵蚀后，其强度、重量损失随时问变化的规律及原因，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．     

掺入纳米SiO2对再生混凝土性能影响的研究

再生混凝土作为绿色环保型混凝土,是节约资源、保护环境、实现建筑材料可持续发展的重要手段.再生骨料因孔隙率高、吸水率大,致使再生混凝土在力学性能、耐久性能及流动性能方面与原生混凝土存在一定差距.纳米SiO2因具有高渗透性、高活化性以及掺入至水泥基材料后可对孔隙进行填充等众多优异特性,使其成为改性再生混凝土的重要材料.总结了国内外有关纳米SiO2改性再生混凝土在力学性能、抗冻融性、抗氯离子渗透性及流动性能等方面的研究进展,针对目前普遍关注纳米SiO2再生混凝土的力学性能,缺少其耐久性能、流动性能等综合性能研究的现状,提出了完善纳米SiO2再生混凝土微观机理研究、加强活性掺合料+纳米SiO2+减水剂共同改性条件下再生混凝土性能等研究建议,为综合后续进行纳米SiO2掺入对再生混凝土性能影响的相关测试研究提供思路.     

纳米SiO2和玄武岩纤维增强混凝土压拉强度的试验研究

为制备高性能混凝土,对不同纳米Si O_2掺量和不同玄武岩纤维掺量的混凝土进行了28 d压拉性能试验研究;并对试验结果进行分析与机理探讨。结果表明:掺入玄武岩纤维能提高混凝土的劈裂抗拉强度,掺量为3 kg/m~3时劈裂抗拉强度较素混凝土提高8.71%。掺入纳米Si O_2能提高混凝土的抗压强度,掺量为1.2%时较素混凝土提高7.07%。纳米Si O_2和玄武岩纤维复合掺入时,当纳米Si O_2掺量为1.2%、玄武岩纤维掺量为3 kg/m~3时效果最好,劈裂抗拉强度、抗压强度相较于素混凝土分别提高17.42%和9.04%。     

混凝土防盐腐蚀措施的探讨

为了解决建筑物、构筑物及大型桥梁在强盐渍土、盐湖地区的桩基混凝土腐蚀问题,通过分析目前混凝土防腐蚀常用的措施,包括提高混凝土自身性能、加大结构断面尺寸、加强施工防护、包裹隔离、表面涂层、阴极保护,对这些措施的适用范围进行探讨,研究土工布袋及大直径袋装混凝土灌注桩的防腐机理及在防盐蚀方面的效果,并在混凝土试件中内掺、外涂XYPEX防水材料,然后通过卤水浸泡、干湿循环,对XYPEX防水材料的防盐蚀试验研究结果进行分析。研究表明:混凝土常用防盐蚀措施均具有一定的适用局限性,并且不太适合强盐渍土及对承载力要求较高的大型桥梁;大直径袋装混凝土灌注桩是解决桩基承载力要求较高的大型桥梁桩身混凝土防盐蚀新的尝试;XYPEX防水材料对防止混凝土在强盐渍土、盐湖地区盐蚀有一定的效果。研究结果可为不同环境下的新建建筑物、构筑物及大型桥梁采用何种防盐蚀措施提供参考。     

耐磨铝硅酸盐玻璃陶瓷晶化行为研究

在已有工作的基础上,采用DTA、XRD、SEM等现代测试分析手段,探讨了耐磨铝硅酸盐玻璃陶瓷的晶化行为,并对不同晶核剂的晶化特性进行了分析,结果表明,真正起晶化作用的是F-离子,而Cr3+离子和Zr4+离子的作用是促进分相,辅助析晶.所制得的玻璃陶瓷主晶相为透辉石,次晶相为硅灰石,两者形成相互交错的显微结构,此材料具有优良的力学性能和耐磨性.图6,表1,参8,     

盐湖地区混凝土的腐蚀和防治

总结了盐湖地区混凝土遭受侵蚀的三种主要方式 :溶解腐蚀、化学反应腐蚀和固相生成物体积膨胀腐蚀 ,研究了其腐蚀机理 ,给出了利用聚合物水泥混凝土防治腐蚀的方法 .聚合物水泥混凝土的使用不但提高了混凝土的强度、密度和韧性 ,而且减小了水泥石侵蚀的反应截面和通道 .     

铁路钢筋混凝土桥梁结构混凝土氯盐病害

基于严重病害的既有铁路钢筋混凝土桥梁的检测实践,通过对典型病害构件(桥面板、盖梁、梁体、墩等)混凝土的试验测试分析,研究了实际服役环境条件下铁路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀破坏特征,调查了混凝土中氯离子迁移特性和分布,以及相应混凝土中的碱含量、pH值的变化规律.结合微观结构分析,进一步对铁路钢筋混凝土桥梁的氯盐破坏机理及其微观结构特征进行了深入探讨.研究结果表明:氯化钠盐溶液在该结构混凝土中的迁移速度非常快且发生了物理结晶作用;氯化钠盐溶液的侵入引起了混凝土中碱含量的明显增加和pH值的降低.混凝土内部孔结构发生了明显粗化.研究结果可为既有铁路钢筋混凝土桥梁氯盐病害的整治与修复提供科学依据和技术支持.     

引气粉煤灰道面混凝土抗冻融性能试验研究

采用快速冻融法,测定了不同冻融循环次数下引气粉煤灰混凝土试件的质量损失、相对动弹模量和抗弯拉强度。研究了水胶比、引气剂掺量和粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明:提高水胶比会增大水泥石内部孔径和孔隙率,混凝土更容易遭受冻融破坏;掺加粉煤灰不利于提高混凝土抗冻耐久性,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土冻融循环后力学性能呈下降趋势;引气剂能够改善混凝土拌和物的泌水和离析现象,减小混凝土循环冻融后抗弯拉强度的损失。     

玻璃粉对混凝土酸侵蚀性能的影响

采用试验方法,研究了玻璃粉替代胶凝材料在不同掺量(0、5%、8%、15%)时对混凝土抗压强度和耐酸侵蚀性的影响。对比了各个试样在5%H2SO4溶液和5%CH3COOH溶液中腐蚀28 d后的质量亏损和抗压强度损失,并采用SEM分析了试样腐蚀后的表面形貌。结果表明,玻璃粉有利于提高混凝土的耐H2SO4和CH3COOH侵蚀性,耐CH3COOH侵蚀差于耐H2SO4腐蚀,H2SO4侵蚀后的试样表面形成了大量石膏,CH3COOH侵蚀后试样表面疏松并出现了大量孔洞和裂纹。当玻璃粉掺量为8%时,试样的耐H2SO4和CH3COOH侵蚀性最佳。     

腐蚀环境中荷载作用对钢筋混凝土梁腐蚀的影响

对空气、淡水和盐水环境中的钢筋混凝土梁进行了静动力试验,测定了空气、淡水环境和盐水环境中静力荷载、高周疲劳荷载所引起的钢筋混凝土梁腐蚀电位的变化,进而推断静力荷载、高周疲劳荷载对钢筋腐蚀的影响．结果表明：腐蚀环境和荷载作用对构件钢筋的腐蚀都有明显的影响,且腐蚀环境和荷载作用对钢筋腐蚀有耦合作用;盐水环境中钢筋的腐蚀速度快于淡水中的腐蚀速度,疲劳荷载作用下钢筋的腐蚀速度快于同幅度静力荷载作用下的腐蚀速度．对于实际工程中的结构,限制和减轻腐蚀环境与荷载作用的耦合,是提高结构耐久性的一个重要方面．     

大气环境下锈蚀对钢筋混凝土结构可靠度的影响

研究了大气环境下钢筋混凝土结构可靠度的分析方法 ,计算了不同环境、不同混凝土强度及不同混凝土保护层厚度时构件的可靠度指标 .结果表明 ,在较为恶劣的环境条件下 ,混凝土强度和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土结构可靠度有明显的影响 .因此 ,大气环境下钢筋混凝土结构的耐久性设计非常重要     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和 裂缝宽度取值研究

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。