地聚物砂浆高温后抗拉和粘结性能及退化机理

为考察地聚物砂浆在有耐高温要求的混凝土结构加固领域的应用可行性,开展了常温下和高温后地聚物砂浆的抗拉强度试验以及地聚物砂浆与普通水泥砂浆及普通混凝土基体的粘结性能试验,并与普通水泥砂浆的抗拉及粘结性能进行试验比较;通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC),探究了地聚物砂浆的高温强度退化机理.试验结果表明:地聚物砂浆与水泥砂浆及混凝土之间的常温粘结强度分别达2.15 MPa及1.7 MPa,经300℃高温后残余粘结强度仍有1.5 MPa左右,远高于普通水泥砂浆的粘结强度;超过300℃以后地聚物砂浆的强度急剧退化,这主要是因地聚物砂浆高温脱水、微观结构遭受破坏引起.基于上述试验结果,可将地聚物砂浆用于300℃以下高温环境的混凝土结构修补加固.     

聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究

为开发高性能的表面修补材料,选用2种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性,并对聚合物乳液改性水泥砂浆进行了室内抗压强度、抗折强度、黏结抗折强度、吸水率和孔结构分析等试验.结果表明,聚合物乳液的使用明显提高了砂浆与原混凝土的黏结抗折强度、降低了砂浆的吸水率,改善了砂浆的孔结构分布形态.     

海水拌合碱激发水泥砂浆性能研究

针对当前对海水拌合碱激发水泥混凝土性能研究的不足,开展了海水拌合碱激发水泥砂浆和自来水拌合普硅水泥砂浆在模拟海水中干湿循环条件下的长期力学性能、抗碳化性能、钢筋锈蚀性能实验。结果表明:海水拌合碱激发水泥砂浆中钢筋在早期有一定程度的锈蚀,但随着龄期的增长,钢筋锈蚀速率较普硅水泥砂浆中增长缓慢,30次循环后钢筋失重率为1.2%,仅为普硅水泥砂浆的1/3;碱激发砂浆后期强度不断增长,7个月龄期抗压强度较28d时提高了96%,浆体致密度高;干湿循环10个月后碱激发水泥砂浆碳化深度为5.8mm,与普硅水泥碳化深度无显著差别。采用XRD、MIP分析方法探索了碱激发水泥性能优越的机理。碱激发水泥可用于配制海工混凝土,甚至直接用海水拌合。     

聚合物干粉改性水泥砂浆性能及应用研究

研究了掺羟乙基甲基纤维素醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉的改性水泥砂浆的各项物理性能及其断面形貌。试验结果表明,2种聚合物均具有很好的保水功能,能使砂浆的水分更多、更长时间地保留在水泥浆体中,从而保证了水泥砂浆的充分水化,减少了浆体的分层离析现象,使砂浆具有良好的施工和易性;聚合物的引气功能,使新拌水泥砂浆的体积密度下降,且引入的空气在硬化砂浆中形成孔径小且分布均匀的微孔,因而改性砂浆的抗吸水能力提高;聚合物的种类、掺量对砂浆的各项性能有很大的影响,复掺能充分发挥不同聚合物对砂浆的改性作用,且聚合物间存在一个合适的掺量范围。聚合物改性水泥砂浆适合商品化生产,通过改变聚合物的掺量可满足现代施工对砂浆不同功能的需求。     

聚丙烯酸酯乳液在水利工程中的应用

聚丙烯酸酯乳液是一种高分子聚合物的水分散体,加入水泥砂浆后成为聚合物砂浆.介绍了聚合物砂浆的特点.原材料及技术指标要求,阐述了鹤岗市5#水库溢洪道应用聚合物砂浆进行整修加固的施工工艺及喷射方法.     

砂浆内钢筋锈胀应力监测与数值模拟研究

钢筋锈蚀是导致海洋混凝土结构失效破坏的最主要原因,探明钢筋锈胀应力发展及其诱导混凝土开裂的过程对于钢筋混凝土服役寿命预测有重要意义。采用内掺盐与恒电位加速砂浆内钢筋锈蚀,通过砂浆外不锈钢圆环环贴应变片实现钢筋锈蚀过程的应变监测,并计算锈胀应力,利用COMSOL软件分析混凝土中钢筋锈胀应力发展及混凝土锈胀开裂历程。结果表明：利用有限元与钢筋锈胀时变径向位移加载,实现钢筋混凝土锈胀开裂过程的模拟,模拟结果与试验结果基本一致;不考虑砂浆、钢筋的非均匀性及锈蚀产物对开裂砂浆的充填效应,模拟结果不能真实反映锈胀应力的波动性及锈胀应力释放与缓慢增加的过程;提高砂浆强度、减小钢筋直径可以有效延缓钢筋锈胀导致混凝土开裂的时间。     

纤维水泥砂浆与混凝土粘结性能双面剪切试验研究

在砂浆中分别掺入聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、钢纤维以及适量的外加剂制备纤维水泥砂浆。使用千斤顶对外包纤维水泥砂浆的混凝土构件进行双面剪切试验,研究纤维种类、混凝土强度、纤维水泥砂浆抗压强度对纤维水泥砂浆与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明:掺聚乙烯醇纤维的水泥砂浆与混凝土界面的剪切强度最大,聚丙烯纤维次之,钢纤维最小;剪切强度随混凝土抗压强度的提高而增大,随纤维水泥砂浆抗压强度的提高而增大;剪切强度与纤维水泥砂浆抗压强度之间存在线性相关关系。本研究中的纤维种类较多,纤维水泥砂浆强度范围涉及较广,可以较好地为加固工程实际提供理论指导。     

聚合物水泥混凝土的制备

给出了几种聚合物水泥混凝土的制备方法和工艺流程,研究了聚合物水泥混凝土配合比的最佳设计,及5种聚合物混凝土的力学性能,指出：树脂必须制备成黏度为0.5-1.0Pa.s的乳液,最佳胶灰比为0.08-0.10,水灰比必须略小于水泥的临界水灰比,聚合物乳液与砂浆拌制聚合物水泥混凝土,其抗拉强度和弯曲强度都为普通混凝土的2-3倍。     

聚丙烯酸酯乳液改性砂浆微观结构与改性机理

为了研究聚丙烯酸酯乳液(PA)改性砂浆硬化过程中微观结构的形成过程及改性机理,分析PA聚合物乳液在新拌水泥砂浆中的吸附特性,并模拟孔隙溶液和PA乳液之间相互作用.同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)法表征了PA改性砂浆微观结构的演化过程.试验结果表明,PA颗粒将与孔隙溶液中的钙离子发生化学反应,PA聚合物将以不同的形态吸附在水泥砂浆的局部部位.在此基础上,考虑PA聚合物改性乳液与水泥基材料的反应,提出一种改进的聚合物改性与微观结构形成模型.这对研究聚合物改性水泥基材料的力学性能与推广聚合物改性水泥基材料在工程中的应用具有重要意义.     

聚丙烯酸酯乳液改性砂浆微观结构与改性机理

为了研究聚丙烯酸酯乳液（PA）改性砂浆硬化过程中微观结构的形成过程及改性机理,分析PA聚合物乳液在新拌水泥砂浆中的吸附特性,并模拟孔隙溶液和PA乳液之间相互作用.同时采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDX）法表征了PA改性砂浆微观结构的演化过程.试验结果表明,PA颗粒将与孔隙溶液中的钙离子发生化学反应,PA聚合物将以不同的形态吸附在水泥砂浆的局部部位.在此基础上,考虑PA聚合物改性乳液与水泥基材料的反应,提出一种改进的聚合物改性与微观结构形成模型.这对研究聚合物改性水泥基材料的力学性能与推广聚合物改性水泥基材料在工程中的应用具有重要意义.     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

复合材料套箍混凝土轴压柱的试验研究

为解决钢筋或钢管容易发生锈蚀的问题,进行了纤维复合材料套箍混凝土轴压柱的试验。结果表明,玻璃纤维复合材料管的套箍作用很大,抗变形能力很强,受力性能与钢管混凝土类似。碳纤维复合材料箍对混凝土的套箍作用也很明显,随着碳纤维复合材料箍间距的减少,柱极限荷载稳步提高。它与复合材料管混凝土柱比可节省造价;与螺旋筋混凝土柱比可节省模板,方便施工。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱抗腐蚀性能试验研究

试验研究了碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastic/polymer,简称CFRP)加固锈蚀钢筋混凝土柱再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和轴压力学性能,并与传统的防腐维护材料(硅烷和聚合砂浆)进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀,且能恢复混凝土构件因钢筋锈蚀所损失的承载力;硅烷的阻锈能力略好于聚合砂浆,但二者长期阻锈能力差.     

相邻钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂的细观数值模拟

对2根相邻钢筋非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层破坏行为进行了细观数值模拟研究;考虑到混凝土细观结构非均质性的影响,将混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,以施加强制位移的方式模拟钢筋的非均匀锈胀作用,建立了混凝土保护层开裂分析的细观尺度数值模型,并进行了影响参数分析。结果表明：细观数值模拟结果与已有文献中的试验结果吻合良好;相邻钢筋非均匀锈蚀时会发生内部裂纹相互贯通先于和落后于外部开裂2种破坏模式;钢筋直径不是影响混凝土保护层破坏的主要参数;混凝土保护层厚度主要影响外部开裂的发展;钢筋间距则主要控制内部裂纹的相互贯通。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土的抗腐蚀性能和黏结性能

碳纤维复合材料(CFRP)具有不透水和不透气的性质,是一种阻锈材料;同时具有高强度和优异的耐腐蚀能力,可用于加固维护处于腐蚀环境的钢筋混凝土结构.本文试验研究了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土试件再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和黏结性能,并与传统的防腐维护材料(硅烷和聚合砂浆)进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀,并且能提高锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度.     

整体防蚀地面研究及应用

本研究是以聚酯砂浆地面为代表的新型复合材料地面,广泛采用在工业建筑含有酸、碱、盐、油类的厂房中,它成功地将腐蚀介质与混凝土地面(或楼面)间隔开来达到防腐的目的.     

高渗透压-硫酸盐侵蚀下混凝土时空劣化

为了模拟研究混凝土海水环境下的侵蚀损伤及劣化规律,采用质量分数10% Na₂SO₄溶液对混凝土试样进行不同渗透压和不同时长下的室内侵蚀试验. 结合微米压痕试验、CT扫描试验和电子显微镜扫描试验,对高渗透压-硫酸盐耦合侵蚀作用下混凝土的侵蚀损伤及微观力学性能进行研究. 试验结果显示,渗透压加速了离子迁移,主要起到了促进化学侵蚀作用. 渗透压越大,混凝土化学损伤速率越快,侵蚀深度越深;骨料与砂浆胶结处是易侵蚀、易破坏的薄弱点;混凝土内部孔隙易生成水化产物,高渗透压下容易生成大量短柱状石膏晶体及细密的针状钙矾石晶体.     

透水模板布对混凝土质量影响的试验研究

为了研究透水模板布在改善混凝土表层微观质量以及提高混凝土强度,通过试验数据进行了系统地分析,与只用普通钢模板支护效果的对比,透水模板布能改善混凝土表层微观质量,提高混凝土的强度,透水模板布在提高工程质量、耐久性,以及使用寿命方面有较好的应用前景,可以在多种混凝土工程中使用。     

拼接成型UHPC免拆模板钢筋混凝土柱的抗震性能

为研究超高性能混凝土(UHPC)免拆模板钢筋混凝土(URC)柱的抗震性能,选取UHPC免拆模板拼接方式和表面处理方式为试验设计参数,制作并完成了9个URC柱和1个钢筋混凝土(RC)柱的拟静力加载试验。模板拼接方式为螺栓加角钢连接、螺栓连接和环氧树脂砂浆连接;表面处理方式为光面处理、气泡膜印花处理和设肋处理,通过拟静力试验研究了模板拼接方式及表面处理方式对该类柱抗震性能的影响。此外,基于平截面假定,提出了URC柱的正截面偏压承载力计算式。结果表明：峰值荷载前,UHPC模板与核心混凝土黏结面无明显破坏,URC柱表现出良好的整体性,尤其是采用螺栓加角钢连接的URC柱,即使加载至极限位移时,也没有发生界面黏结失效破坏;与普通RC柱相比,URC柱的承载力提高了6.4%～43.3%,延性提高了11.4%～48.7%,耗能能力提高了27.7%～85.3%;三种连接方式中,采用螺栓加角钢连接的URC柱承载力最高,连接最可靠。最后,基于平截面假定提出的公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。