桥梁用高性能混凝土养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响

混凝土养护龄期对混凝土弹性模量和和孔隙结构都会产生重要影响,通过研究桥梁用C50高性能混凝土的弹性模量随龄期增长的发展规律,利用压汞测试仪对龄期为5、28 d混凝土的孔隙结构进行了测试,并引入分形理论分析了混凝土的孔隙结构,进而分析了养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响。结果表明:养护龄期对混凝土性能和孔隙结构有较大的影响,混凝土表观性能与孔隙结构之间存在密切关系;随着混凝土养护龄期的增大,混凝土弹性模量不断增大,混凝土孔隙率不断减小,同时孔径分布更加均匀,混凝土更加致密。分形维数和孔隙率变化趋势相反,分形维数随孔隙率增大而减小,混凝土的孔体积分形维数随弹性模量的提高而变大。     

基于分形理论的废弃纤维再生混凝土碳化深度模型

为改善再生混凝土由于骨料自身缺陷产生的性能不稳定,通过掺入废弃聚丙烯纤维的方式探讨其对再生混凝土碳化深度的影响,同时将分形理论引入到废弃纤维再生混凝土孔隙结构的评价体系中,为定性或定量评定废弃纤维再生混凝土孔结构的复杂性及孔结构与宏观性能的关系开辟新的思路。通过快速碳化试验,以再生骨料掺入量、废弃纤维掺入量、水灰比等为影响因素,结合分形理论对废弃纤维再生混凝土的碳化深度进行研究。结果表明:水灰比、再生骨料掺入量的减小及纤维掺入量的增大均会减小碳化深度;废弃纤维再生混凝土孔隙体积分形维数越小,碳化深度越大。利用孔隙体积分形维数与碳化深度的关系,建立了废弃纤维再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合良好。     

静力荷载作用下混凝土抗碳化性能及微观结构演化

通过静力弯曲荷载作用下的混凝土的快速碳化试验,研究了混凝土碳化深度和p H值的时变特征。通过微观测试方法X射线衍射仪(XRD)和压汞仪(MIP),表征了混凝土在静力弯曲荷载和碳化耦合作用下的固相组成和孔结构变化规律,利用孔表面积分形维数定量表征混凝土孔结构的微观特征。研究结果表明:拉、压应力分别增大和减少了混凝土的碳化深度,且应力越大,碳化深度的改变越大;碳化反应后,氢氧化钙的量明显减少,碳酸钙的量明显增加,其中以方解石形式的增加量最为显著;与未加载混凝土相比,碳化反应前后加载混凝土试件孔隙率均变大,孔表面积分形维数减小,二氧化碳气体的传输系数增加。     

泡沫混凝土分形维数与抗压强度的关系研究

研究了泡沫混凝土孔结构的分形特征,并利用盒维数法计算泡沫混凝土微观结构图片的分形维数,分析不同孔结构的泡沫混凝土分形维数的变化规律。通过抗压强度试验,研究了分形维数与抗压强度的关系,建立了分形维数与密度的回归方程,对理论值与实测值进行对比。结果表明:泡沫混凝土的孔结构具有分形特征;随着分形维数增大,泡沫混凝土的28d抗压强度和密度逐渐减小;28d抗压强度和密度的计算值与实测值较为接近。     

龄期和掺合料对混凝土孔隙影响的分形学评价

为研究龄期和掺合料对混凝土孔隙的影响，采用压汞法测试不同龄期和不同掺合料混凝土的孔结构参数，并计算混凝土孔隙的体积分形维数，探究孔隙体积分形维数的变化及其与强度和耐久性的关系。结果表明：混凝土的孔结构具有明显的分形特征，随着龄期的增长，孔隙率逐渐降低，而孔隙体积分形维数逐渐增大，混凝土孔隙结构越来越不规则；不同掺合料混凝土孔隙体积分形维数与强度和氯离子渗透系数都有一定相关性，强度随分维的增大而增大，氯离子渗透系数随分维增大而降低；掺合料会影响混凝土孔隙结构，掺加矿粉会使混凝土的孔隙率降低，孔隙体积分形维数增大，而掺加粉煤灰会使混凝土早期孔隙率增大，孔隙体积分形维数降低。     

碳化水泥砂浆分形特征研究

利用压汞试验对不同碳化程度水泥砂浆孔结构的分形特征进行研究。结果表明:水泥砂浆具有多重分形的特征;碳化使水泥砂浆总孔隙率降低,孔径细化,凝胶孔的孔隙体积分形维数降低;而生成的碳酸钙在大孔、毛细孔中沉积,大孔、毛细孔的体积分形维数增大。因此,分形维数能表达碳化对混凝土材料孔结构的影响。     

钢纤维混凝土抗碳化性能试验研究

采用快速碳化及劈裂抗拉强度试验研究水胶比、钢纤维及碳化龄期等参数对钢纤维混凝土抗碳化性能和劈裂性能的影响规律。试验结果表明:随水胶比的增大,钢纤维混凝土的抗碳化性能和劈裂抗拉强度均呈下降趋势,水胶比与碳化速率系数呈幂函数关系,碳化速率系数能较好地反映水胶比对碳化性能的影响规律;钢纤维混凝土浇筑面的碳化深度均高于侧面,且随碳化龄期的延长,浇筑面与侧面的碳化深度差异性逐渐减小,与普通混凝土的碳化规律一致;随钢纤维掺量的增加,碳化深度、碳化速率系数均先减小后增大,钢纤维掺量为1.5%时,混凝土内部结构最密实,抗碳化能力最强;随碳化龄期的延长,钢纤维混凝土的碳化速率系数逐渐减小,劈裂抗拉强度逐渐提高。     

荷载和试件形状对水泥基材料碳化反应孔结构分形特征的影响

利用MIP压汞仪对碳化反应前后不同荷载应力水平和不同试件形状的孔结构信息进行定量研究,利用分形理论中的热力学分形模型计算出各组试样的孔表面积分形维数,分形维数越大表示孔结构的曲折和复杂程度越大,有害侵蚀性介质传输难度增加。研究结果表明:利用分形理论中的热力学分形模型可以定量地表述孔结构的变化,其数值结果在拓扑维数2.0和2.7之间。荷载影响下砂浆试样的孔表面积分形维数的分维值在2.1~2.5之间;对应力水平为0.2的试样,拉应力作用下其孔表面积分形维数的分维值比压应力作用下的大;对应力水平为0.4,0.6的试样,其拉应力作用下的分维值比压应力作用下的小。不同形状的水泥基试样其孔表面积分形维数在2.0~2.7之间,碳化前后其分维值都减小,但是块状试件的分维值减小的幅度比圆柱状试件要大。     

石粉含量对机制砂砂浆孔结构特性的影响研究

采用MIP法研究了石粉含量和粉煤灰对机制砂砂浆孔结构的影响,并利用“热力学分形模型”研究了砂浆孔结构分形特性。研究表明:当石粉含量不大于11%时,随石粉含量的增加,砂浆孔隙率、平均孔径等孔结构参数不断减小,孔结构的分形维数不断增大;采用机制砂的砂浆孔结构分形维数显著大于河砂砂浆;孔结构分形维数与砂浆的孔隙率、最可几孔径及平均孔径总体成反比,分形维数可综合反映孔结构的复杂程度;随孔结构分形维数的增加,砂浆的抗压强度和抗折强度呈不断增大的趋势。     

高流动混凝土孔分形特征及其与抗冻性的关系

采用压汞法测定了不同矿物掺合料高流动混凝土的孔结构参数,通过基于热力学关系的分形模型计算得到了高流动混凝土的孔结构表面积分形维数,探讨了含不同矿物掺合料高流动混凝土分形维数与小于100 nm孔隙比例、中值孔径、平均孔径及抗冻性的关系.结果表明:孔表面积分形维数随养护龄期和掺合料的种类和掺量的不同而不同;分形维数越大,孔径小于100 nm孔隙比例越大,中值孔径与平均孔径越小,高流动混凝土抗冻性能越好.基于热力学关系的分形模型计算得到的孔表面积分形维数能够很好地表征混凝土孔结构的分布状况与抗冻性能.