混凝土气孔结构对其强度及界面过渡区的影响

为便于高性能混凝土引气剂的开发和应用,采用定量体视学图像分析法,测定掺有9种引气剂的混凝土28d气孔结构参数,运用灰色关联分析方法,研究不同范围孔径对混凝土抗压强度的影响,并采用显微硬度仪对混凝土界面过渡区进行了测试分析.结果表明:各范围孔径与抗压强度的关联性均为负;但不同的范围孔径对混凝土28d抗压强度的影响有所不同,混凝土总孔隙率相近条件下,增加10~200μm范围孔径的气孔孔隙率,减少200~1 600μm范围孔径的气孔孔隙率,使气孔的平均孔径及平均间距系数减小,混凝土的界面过渡区宽度缩短,显微硬度提高,有利于减小因引气而造成的抗压强度损失.     

干热环境喷射用纤维混凝土力学性能及孔隙结构分析

为揭示高地温干热环境下纤维对喷射用混凝土的改善机理,设计了基准工况、玻璃纤维工况、微丝镀铜钢纤维工况及端钩型钢纤维工况,通过力学性能试验及压汞法测试技术研究了混凝土力学性能及微观孔隙特征,并建立了强度与孔隙结构参数的数学模型.结果表明:干热环境下,掺加纤维材料后,混凝土力学性能得到不同程度的提高,其中端钩型钢纤维工况改善效果最好,与基准工况相比,1、7、28 d龄期的抗压强度分别提高了28.47%、64.40%和74.78%,劈裂抗拉强度分别提高了88.5%、72.6%和110.6%;掺加纤维材料可有效减少混凝土有害孔孔径,28 d龄期时掺加纤维工况的最可几孔径约为62.5 nm,而基准工况约为110 nm;综合考虑分形维数及复合孔隙率的多因素关系强度模型可准确描述强度与孔隙结构参数的定量关系.     

早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响

为降低负温给混凝土结构带来的内部损伤,采用压汞法测孔、扫描电镜微观形貌观察等实验手段,研究在不同温度早期受冻混凝土的孔径分布和微观结构及其抗压强度随龄期发展变化情况,探讨不同冻结温度下负温混凝土微观结构与宏观力学性能的关系。结果表明:早期养护温度越低,水泥石初始结构越疏松,<20 nm的凝胶孔含量明显降低,混凝土抗压强度较低;转入标准养护后,负温混凝土孔径趋于细化,抗压强度得以迅速增长,-5℃受冻的混凝土,转标准养护28 d后>200 nm孔含量几乎与标准养护28 d混凝土相当,抗压强度亦接近。但-10℃和-15℃受冻的两组混凝土中大孔含量仍略高于标准养护混凝土,抗压强度相对略低。     

矿渣微粉对混凝土气体渗透性及强度的影响

结合汞压力测孔法,试验研究了水胶质量比为0.25～0.35,矿渣微粉掺量为0～60%时高性能混凝土的抗压强度、气体渗透性以及孔结构,并探讨了抗压强度与气体渗透性之间的关系.研究表明:延长28d后的养护龄期能明显提高高性能混凝土抗压强度,矿渣微粉对抗压强度的影响因水胶质量比不同而存在一定差异;对优化高性能混凝土抗气体渗透性能而言,矿渣微粉掺量存在一最佳值;适当延长28 d后的养护龄期能明显提高混凝土的抗渗透性能;90 d龄期时,矿渣微粉对高性能混凝土孔隙率总体上影响不大,但能细化孔径,增加无害孔、少害孔的总比例;矿渣微粉高性能混凝土抗压强度与气体渗透系数间的线性相关性较差,相关系数仅为0.75.     

不同再生骨料替代率混凝土抗压强度试验研究

分别对7 d、28 d、60 d龄期的不同再生粗骨料替代率混凝土进行了抗压强度试验,分析了再生骨料混凝土破坏形态及不同再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响,并对其原因进行了分析.试验结果表明28 d龄期的再生骨料混凝土强度能够达到标准要求,用再生骨料配置混凝土是可行的.     

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。     

5 ℃低温下复合早强剂性能与早强机理

以溴化钙、溴化锂和三异丙醇胺3种组分设计新型低温早强剂,研究5℃下低温早强剂的早强性能及其对混凝土综合性的影响,并探讨其早强作用机理.结果表明:掺低温早强剂C50混凝土,5℃养护1 d、3 d、7 d、28 d龄期下抗压强度较对比样分别提高57%、32%、23%和12%,混凝土各龄期强度已接近对比样在20℃下的强度.低温早强剂会使混凝土干缩略有增大,56 d前混凝土电通量增大0.7%～10.1%.5℃低温下,掺低温早强剂水泥水化生成新的含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙产物,孔隙或凝胶产物表面有针棒状钙矾石、片状Ca(OH)_2晶体生成,产物微观结构更加致密,孔径细化,总孔隙率降低.     

以混凝土早期强度推定28 d强度研究

在工程建设和实验研究中,需要尽早对混凝土的配合比、强度和质量进行控制和评估.对于常见的C20-C60混凝土,用矿渣粉和/或粉煤灰取代部分水泥,制备多个龄期的混凝土试件,对各龄期强度合理分组进行回归分析;然后按线性法、幂函数法、指数法、对数法、龄期对数-线性法或强度增长速率法推定混凝土的28d强度.发现:在只有一个(3d或7d)早期强度条件下,龄期对数-线性法既简便又相对准确;如果3d和7d强度均取得了实测值,用合理分组的参数按强度增长速率法推定,结果准确且离散范围小.     

早龄期冻结土压力与负温耦合作用的井壁混凝土性能

研究了早龄期冻结压力等荷载、负温及早龄期荷载和负温耦合作用对冻结竖井井壁C60混凝土抗压强度、氯离子扩散系数和声发射特征的影响,并通过扫描电镜分析其内部微裂缝.结果表明:早龄期荷载加载时间越早对混凝土28d抗压强度的影响越大,当外部荷载作用时间在3d以后且荷载水平在混凝土当天强度40%以内时,混凝土28d强度几乎不受影响;冻结井井帮负温环境会延缓井壁混凝土早期水化,防冻剂的加入利于加快混凝土水化和强度的发展;在早龄期荷载及负温耦合作用下,混凝土28d抗压强度降低明显,氯离子扩散系数大大增加,混凝土的渗透性由"中"变为"高",内部产生了缺陷和微裂缝导致声发射"活跃阶段"提前,且混凝土呈现明显的塑性变形.     

早期预拌混凝土抗拉性能的试验研究

在混凝土工程中包括强度和极限拉伸的抗拉力学性能是很重要的指标,然而因轴心受拉试验存在难度以及国内外对极限拉伸没有统一的试验方法造成相关的试验研究结果离散.为较精确地得到混凝土轴心抗拉和劈裂强度之间的关系以及早期拉伸变形值,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试验装置成功地解决了试件对中困难的问题,并对工程中常用的三个强度等级的预拌混凝土进行了4个龄期(3d,7d,14d,28d)的试验,得出了预拌混凝土强度、轴拉弹性模量和极限拉伸值随龄期的变化规律以及极限拉伸变形值的估算公式.轴拉和劈裂强度之比随龄期增长而减小,二者微观破坏机理不同;拉压关系与规范公式符合较好.     

混杂纤维混凝土抗压强度正交试验研究

随着混杂纤维混凝土的广泛应用,探究其抗压强度的影响因素尤为重要。为研究纤维种类、纤维尺寸、纤维掺量等因素对混杂纤维混凝土的抗压强度的影响,设计正交试验,开展混杂纤维混凝土立方体试件抗压试验研究,并对试验结果进行极差分析、方差分析和灰色关联分析。结果表明：混杂纤维的掺入能明显提高混凝土的抗压强度,较素混凝土试件抗压强度最大提高39.2%;各因素对抗压强度的影响程度由强到弱依次为：纤维种类、纤维尺寸、钢纤维掺量、其他纤维掺量。最后,结合各因素对抗压强度的影响规律分析,建立了混杂纤维混凝土抗压强度的GM(1,5)预测模型,模型预测的平均相对误差为7.08%。     

粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土力学性能影响

为了研究粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土力学性能影响,进行不同粉煤灰掺量和沙漠砂替代率高强沙漠砂混凝土28 d抗压强度和劈裂拉伸强度实验,分析粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土28 d抗压强度和劈裂拉伸强度影响规律.实验结果表明:随着沙漠砂替代率增加,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为20％时,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均达到最大值;随着粉煤灰掺量增加,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度先增大后减小,粉煤灰掺量为15％时,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度达到最大值,为沙漠砂在工程中的应用提供指导和借鉴.     

海藻酸钠对泡沫混凝土强度的影响

研究了海藻酸钠溶液的温度和掺量对泡沫混凝土抗压强度的影响,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和SEM测试技术,分析了海藻酸钠对泡沫混凝土抗压强度的影响机理。结果表明,在以双氧水为发泡剂的体系中,随着海藻酸钠溶液掺量的增加,泡沫混凝土的抗压强度呈先上升后下降的趋势,添加适量的海藻酸钠,可降低发泡孔径、促进水泥和生活垃圾焚烧炉渣的水化以及增强孔壁的密实度,从而使泡沫混凝土的抗压强度得到了显著的提高。     

孔隙特征对机制砂自密实轻骨料混凝土强度的影响规律

为了研究微观孔隙特征对机制砂自密实轻骨料混凝土力学性能的影响规律,配制了强度等级为C30、C40、C50的机制砂自密实轻骨料混凝土,测量了其养护3、7、14、28 d时的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度以及微观孔隙特征,研究了机制砂自密实轻骨料混凝土的早期强度发展规律、内部孔隙演变规律以及各影响因素与机制砂自密实轻骨料混凝...     

基于矩阵分析的橡胶透水混凝土正交试验

选取水胶比、橡胶粒径、橡胶掺量、VAE-707乳液掺量及目标孔隙率五个因素对橡胶透水混凝土进行正交试验设计,研究其对抗压、抗折强度及透水性能的影响。利用矩阵分析法和灰色决策进行分析,得到橡胶透水混凝土最优配合比:水胶比0.3、橡胶颗粒大小0.425 mm、橡胶颗粒掺量3%、VAE-707乳液掺量为6%、目标孔隙率为16%;其中目标孔隙率对透水混凝土的性能贡献率最大,透水混凝土的抗压、抗折强度随着目标孔隙率的升高而降低,而透水系数则呈相反规律;透水混凝土实测孔隙率整体小于设计孔隙率,有效孔隙率约占总孔隙率的80%～90%,封闭孔占总孔隙10%～20%左右。     

不同骨料粒径在不同浆膜厚度下的透水混凝土试验

采用2～10 mm、10～13. 2 mm、13. 2～16 mm的骨料粒径分别在骨料表面浆膜厚度为0. 4 mm、0. 5 mm、0. 6 mm的情况下进行透水混凝土性能的研究。试验发现:透水混凝土内部骨料表面在相同浆膜厚度下,随着骨料粒径不断增大,其有效孔隙率的增大并不明显,且不同骨料粒径试样的28 d平均抗压强度值变化幅度相差不大;随着骨料表面的浆膜厚度增加到后期,相同骨料粒径的透水混凝土抗压强度增加幅度不大,而浆膜厚度为0. 4～0. 5 mm时其抗压强度增加值较明显;当骨料表面的浆膜厚度较薄时,试样透水系数的增大趋势随着骨料粒径前期的增大比后期更快;而当浆膜厚度更厚时,不同骨料粒径试样的透水系数增大趋势较均匀。     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

钢纤维混凝土力学性能试验研究

对钢纤维体积率（Vf）为0～3％、基体强度为C50的钢纤维混凝土（SFRC）进行立方抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和泊松比的测试，试验结果表明：SFRC抗压强度随Vf的增加仅仅有着小幅度的增长，正向立方抗压强度略大于侧向立方抗压强度；轴心抗压强度与立方抗压强度之比值在0．75～0．77之间：钢纤维对SFRC的抗拉、抗弯性能起着明显的增强作用，正向、侧向劈裂抗拉强度比值随Vf的增加而增大；SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数，前者随材料抗压强度的提高而缓慢增加，后者随Vf的加大而略有减小．     

毛乌素沙漠砂混凝土力学性能研究

设计正交试验,研究水胶比、粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土7 d、28 d、56 d抗压强度和28 d劈裂拉伸强度的影响,通过极差分析和方差分析确定了沙漠砂混凝土的最优配合比。研究结果表明:用沙漠砂替代中砂配制混凝土是可行的;综合考虑沙漠砂混凝土7 d、28 d、56 d抗压强度和28 d劈裂拉伸强度,沙漠砂混凝土的最优配合比为水胶比0.34、粉煤灰掺量10%、砂率30%、沙漠砂取代率30%,为沙漠砂在工程中的应用提供指导和借鉴。