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。     

凝石混凝土的抗氯离子渗透性能分析

目的研究水泥混凝土与凝石混凝土的抗氯离子渗透性能,为凝石混凝土的广泛应用提供实验依据.方法根据基于离子扩散和电迁移提出的NEL方法测试水泥混凝土与凝石混凝土试件的氯离子扩散系数,从孔结构、界面过渡区域以及氯离子的固化程度等几个方面分析水泥混凝土与凝石混凝土的渗透性能.结果凝石混凝土具有较小的过渡孔隙率、微观界面过渡区域具有较高的硬度,并且与氯离子的结合能力很强,使得凝石混凝土对氯离子具有很好的固化作用.结论凝石混凝土相比于水泥混凝土具有更好地抗氯离子渗透性,可以提高混凝土的耐久性.     

海砂UHPC水化微结构演变及其固氯作用

为了探明海砂作为细骨料对超高性能混凝土(UHPC)水化与微结构演变机理的影响,采用不同氯离子含量的模拟海砂制备UHPC,通过水化热、X射线衍射、基体氯离子含量和pH含量测定、扫描电镜、能谱分析以及氮气吸脱附研究了海砂UHPC基体内部微环境的演变.结果 表明:海砂UHPC水化进程随着氯离子含量的增加而增加;在3d龄期时基...     

水泥改性邯郸强膨胀土微观结构变化的长期试验研究

水泥可以用来有效地对膨胀土进行改良,控制其膨胀性,并增加土的强度.采用扫描电镜和X-ray衍射分析的方法,对水泥改性邯郸强膨胀土在一年半的养护周期内的微观结构变化进行了一系列的试验研究.从微观结构变化角度揭示了水泥改性强膨胀土的内在机理.试验研究结果表明,掺加水泥的邯郸强膨胀土经历了一个颗粒表面溶蚀,深层溶蚀分解,硬凝性胶膜形成,半固态胶体到固态的微观结构变化过程.另外发现,在本研究中水泥在邯郸强膨胀土的硬凝行反应持续进行了超过一半年的时间.     

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。     

粉煤灰掺量对氯盐环境下高性能混凝土服役寿命的影响

鉴于粉煤灰掺量对混凝土的抗氯离子侵蚀及服役寿命有显著影响,开展了粉煤灰混凝土的氯离子快速扩散实验和解析研究,分析了粉煤灰掺量对混凝土的扩散系数、氯离子结合能力,进而得到对混凝土服役寿命的影响规律。通过建立敏感系数模型,开展了混凝土结构服役寿命对氯离子Freundlich等温结合模型的敏感性分析。据此研究粉煤灰掺量对混凝土服役寿命的影响机理。实验结果表明,粉煤灰掺量为50%时混凝土氯离子扩散系数最小,粉煤灰掺量为30%时氯离子结合能力达到最大。模型计算和分析进一步表明:尽管粉煤灰掺量既可以通过混凝土扩散系数,也可以通过氯离子结合能力对混凝土服役寿命产生影响,但前者的影响更显著。通过对Freundlich等温结合模型的敏感性分析发现,较之于混凝土的初始结合能力,混凝土对氯离子的远期结合能力对混凝土结构服役寿命的影响更大,但随着粉煤灰掺量的增加,该影响会不断下降。     

水泥对脱硫石膏性能影响的试验研究

为改善脱硫石膏的性能,使其在建筑工程中应用更为广泛。通过对不同水泥掺量的石膏进行抗压强度和抗折强度试验,探究石膏强度与水泥掺量的关系;并通过扫描电镜实验(SEM)和X射线衍射实验(XRD)对单掺水泥石膏强度变化的微观机制进行分析。研究结果表明:水泥掺入脱硫石膏后可以一定程度上改善脱硫石膏的力学性能,提高脱硫石膏的强度。通过微观机理分析发现,水泥-石膏混合体系中会产生钙矾石,由于钙矾石的膨胀以及硅酸钙水化后生成的水化硅酸钙凝胶填充于石膏孔隙,使石膏趋于密实,从微观上解释了石膏强度的增长机制。但由于钙矾石的膨胀具有双重作用,因此存在水泥的最经济掺加量,实验研究确定脱硫石膏中水泥的最经济掺加量为10%。     

处置利用垃圾焚烧飞灰共研制硫铝酸盐水泥

以垃圾焚烧飞灰作为主要原料,在实验室电炉内研制成功了硫铝酸盐水泥熟料,并采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光分析(XRF)等手段对该熟料的适宜烧成制度、力学性能、水化进程和微观结构等进行了研究.结果表明,该水泥熟料的适宜烧成温度范围为1 200～1 300 ℃,较佳保温时间为120 min.掺加垃圾灰的熟料中氯离子质量分数虽达到1.08%,但氯离子多以固定氯的形式存在,氯离子浸出量不超过总氯质量分数的6.30%.采用该熟料配制的水泥具有较高的早期抗压强度,后期抗压强度也能稳定增长.     

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

水泥固化淤泥中重金属扩散的试验研究

对不同重金属和水泥添加量的淤泥进行了固化处理,主要通过一维动态浸出试验获得固化淤泥中重金属的扩散系数,由压汞试验分析固化淤泥的微观孔隙结构,并从微观分析重金属扩散特性.试验结果表明,通过氯离子的扩散试验求得的固化淤泥的表观弯曲因子,随着水泥掺量的增加而降低.随着水泥掺量的增加,固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm.当干土中铅离子的初始质量分数为2%、4%时,固化淤泥中铅离子表观扩散系数变化范围为10~(-16)~10~(-14)m~2/s数量级,其随着水泥掺量的增加而降低,随铅离子初始浓度的增大而增大.增加水泥掺量后,含铅固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm,表明水化产物对铅离子的物理包裹吸附作用不容忽视.当干土中铅的初始质量分数为2%时,含铅、氯离子的固化淤泥孔隙结构相似,而铅离子表观扩散系数比氯离子小4~6个数量级,表明水泥对铅离子的化学稳定作用也至关重要,固化淤泥对铅离子的阻滞系数随水泥掺量的增加而增大.固化淤泥中铜离子的表观扩散系数比铅离子小4~6个数量级,而含铜固化淤泥孔隙直径以0.1~1μm为主,增加水泥掺量不能有效降低其孔径大小.因此,铜与水泥熟料反应形成沉淀,降低铜离子的扩散能力,同时也抑制了水化产物的生成.     

海水海砂再生混凝土与玻璃纤维增强塑料筋黏结性能

采用标准立方体中心拔出试验,测试了不同组分及不同强度混凝土与玻璃纤维增强塑料(GFRP)带肋筋之间的黏结滑移性能.结果表明:再生粗骨料的使用降低了混凝土与GFRP筋之间的黏结强度,海水、海砂的使用对混凝土的黏结强度基本没有影响;不同组分混凝土与GFRP筋的黏结滑移曲线相似,无明显差别;与普通混凝土相似,海水海砂再生混凝土与GFRP筋的黏结强度随着混凝土的立方体抗压强度增加而增加.采用4种不同适用于GFRP筋的黏结滑移本构模型对试验数据进行了拟合,结果表明:4种模型均能较好地拟合本次试验曲线,其中,Malvar模型拟合程度最高.     

不同地域海砂取代率对混凝土力学性能的影响

：为深入研究海砂取代率对混凝土性能的影响,采用山东胶州、福建漳州、广西钦州三地原状海砂,对比研究它们与河砂混合后在物理性质上的差异. 同时,三种海砂以15%、25%、35%和50%的取代率去替代河砂,研究取代率对混凝土工作性能和不同龄期下力学性能的影响. 结果表明：使用海砂基本不会影响混凝土的工作性能,在50%取代率下海砂能够提高混凝土的流动性;随着海砂取代率的增加,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度先增加后减小,但对弹性模量影响较小;掺入海砂优化了细骨料粒径分布,进而提高了混凝土强度. 但是高取代率下海砂中贝壳等有害成分将对混凝土的力学性能造成不利影响. 此外,从整体上看海砂取代率对混凝土强度的影响较小（幅度均在10%以内）,而且在海砂取代率为50%时,在长龄期下混凝土的强度依然高于对照组. 因此,从工程应用角度,海砂取代率在50%的范围内都是可行的.     

盐渍土腐蚀钢筋混凝土研究现状及展望

盐渍土地基对基础中的钢筋混凝土结构具有很强的腐蚀和粉化作用,盐渍土地区钢筋混凝土结构的耐久性,一直是盐渍土地区重点关注和研究的课题。通过梳理近年来中外学者在盐渍土地区展开的相关研究,围绕盐渍土中的氯盐、硫酸盐和复合盐离子对钢筋混凝土结构的腐蚀研究成果,总结出硫酸盐渍土和氯盐渍土的腐蚀化学机理、氯离子进入钢筋混凝土的方式、氯盐的临界浓度以及氯盐的侵入传输模型和复合盐离子腐蚀机理。目前,关于氯盐盐渍土对钢筋混凝土结构的腐蚀效应、侵入模型、腐蚀化学机理等研究已经形成比较完整的理论成果,但仍需进一步结合盐渍土地区的工程实践,对研究成果进行工程时效性验证;硫酸盐渍土对钢筋混凝土构件的腐蚀研究尚处于腐蚀机理研究阶段,硫酸盐渍土地区中水泥类型、混凝土类型和骨料矿物成分等的腐蚀效应、侵入方式和腐蚀破坏模型等还有待进一步研究。     

不同措施对热带海洋砼结构服役寿命的影响

海工钢筋混凝土结构由于长期受到海洋盐雾大气、浪溅与潮汐、高温等环境因素作用,大量氯离子侵入混凝土中,致使结构中的钢筋严重锈蚀,从而使混凝土结构难以达到50年的设计寿命要求.本文基于修正的氯离子扩散理论与可靠度理论,通过南海实际工程来探讨一些结构措施和附加措施对海工混凝土服役寿命的影响.结果表明:增大结构的保护层厚度能有效延长结构的服役寿命.对混凝土结构施加一定的附加防护措施,也能够有效地延长混凝土结构在热带海洋环境下的服役时间.最有效的附加防护措施是采用不锈钢钢筋,但是价格太高而应用受限,比较适用的是硅烷外涂或者使用阻锈剂,但对于一维结构而言仅仅使用其中一种并不能保证结构50年的设计寿命.     

高频振动搅拌配制C50机制砂混凝土性能

以贵州省某高速公路工程为背景,在工地试验室对高频振动配制机制砂C50混凝土进行试验研究.选取主要原材料并进行性能指标检测及优选,确定C50机制砂混凝土最佳配合比;对不同搅拌方式配制的C50机制砂混凝土的抗压强度与耐久性进行试验对比;使用工业CT扫描来观察不同搅拌方式配制的C50机制砂混凝土内部微观结构.试验结果表明:采用特殊的高频振动机理来配制机制砂高标号混凝土,并与普通自落式配制的机制砂混凝土试件对比,发现高频振动配制出的混凝土各项性能指标高于普通搅拌配制的混凝土,其混凝土抗压强度与耐久性得到改善.采用高频振动搅拌制备的机制砂混凝土其内部结构更加密实均匀,整体性较好.     

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。     

饱水混凝土中硫酸根离子扩散-反应模型研究

针对硫酸盐环境下混凝土的劣化问题,本文从腐蚀机理出发,采用Fick第二定律,考虑硫酸根离子在混凝土中扩散的曲折度,结合水泥水化、腐蚀产物填充和材料损伤度对孔隙的影响建立了硫酸盐侵蚀下混凝土的扩散-反应模型;开展了3种水灰比的混凝土在2种浓度的硫酸盐侵蚀条件下的浸泡腐蚀试验,并与模型计算结果对比分析。结果表明：模型计算值与试验实测值基本一致;相同浓度下,水灰比越大混凝土内部同一截面硫酸根离子含量越高;水灰比一样的混凝土,侵蚀浓度越高腐蚀产物填充孔隙周期越短,相同周期内侵蚀深度越大。最后通过建立的混凝土受硫酸根离子侵蚀的最大深度预测模型,可见硫酸盐侵蚀混凝土的最大侵蚀深度随着侵蚀龄期的延长而逐渐变缓,后随着腐蚀产物对混凝土产生损伤,扩散速率加快,侵蚀深度变大。     

机制砂混凝土抗滑性能的影响因素分析

为了研究机制砂混凝土路面抗滑性能的影响规律,采用摆式摩擦法与表面回弹法,研究了水灰比、砂率、机制砂掺率、石粉含量等因素的影响,基于灰色系统理论对各影响因素进行了重要性排列。研究表明,机制砂抗滑性能低于天然河砂,石粉会显著改变机制砂混凝土的表观构造,各影响因素之间灰色关联排序为砂率水灰比石粉含量机制砂掺率,根据以上结论设计了机制砂混凝土抗滑性能预测模型,经验证此模型与试验实测值相关性较好。     

SO2-4存在下水泥基复合材料力学性能研究

以内掺复合掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在硫酸盐溶液中进行一百次干湿循环后,以抗折强度和抗压强度的变化来说明硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响.结果说明混凝土试件的抗折强度比抗压强度更敏感,能够更好地反映混凝土试件的破坏程度;在干湿交替的水侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土和抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的硫酸盐侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土.在硫酸跟浓度小于5000mg/L的硫酸盐侵蚀环境中,可以选择使用抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,加入复合掺和料的混凝土能够更好地发挥抵制恶劣环境的作用.通过硫酸盐侵蚀机理分析说明加入辅助胶凝材料能够有效的提高盐渍土地区混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力.