不同因素对碱激发粉煤灰砂浆强度的影响及机理研究

通过压汞试验探究了不同因素作用下碱激发粉煤灰砂浆内部的孔结构分布特征,并从孔结构特征角度出发对试件的力学性能进行解释.试验结果表明:随着养护龄期的增长,碱激发粉煤灰砂浆试件内部的孔隙率不断上升,但平均孔径(直径)不断下降,结构内部的孔结构分布由离散型的大孔结构逐步转变为分布更为均匀的小孔结构;养护温度和激发剂质量比均会对试件的强度和孔径分布产生影响,养护温度越高,粉煤灰水化越充分,结构内部孔径随着龄期的增长而逐渐减小,试件抗压强度越高;质量比对孔结构的影响最为复杂,随着质量比的变化,碱激发粉煤灰砂浆试件内部孔结构分布和强度均呈阶段性变化.     

BFRP约束混凝土柱高温后承载力试验

进行了玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)约束混凝土柱高温后的承载力试验,结果表明:当炉内温度低于200℃时,试件均表现为纤维布的拉断破坏,同时混凝土被压碎;当炉内温度为375℃时,因大部分环氧树脂胶已挥发,使试件出现了环氧树脂胶与混凝土的黏结破坏;BFRP约束混凝土柱承载力随试件表面温度的升高而逐渐降低。该研究成果可为高温后BFRP加固混凝土结构的安全评估提供参考。     

不同碱当量、粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰 矿渣地聚物力学性能及微观结构的影响

粉煤灰、矿渣复配组成碱激发复合水泥可以改善单一组分碱激发水泥的性能劣势。为了研究不同碱当量、不同粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰-矿渣砂浆力学性能、干燥收缩及微观结构特性的影响,采用抗压、抗折强度试验、吸水率试验、干燥收缩试验、微观扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)及傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)试验进行表征。结果表明:3、7、28 d龄期时,随着碱当量和矿渣掺量增加,粉煤灰-矿渣砂浆抗压、抗折强度呈逐渐增加趋势,吸水率和干燥收缩率呈逐渐下降趋势。其中龄期为28 d,碱当量为6%、矿渣掺量为100%时,碱激发粉煤灰-矿渣砂浆抗压强度达到峰值110.84 MPa,抗折强度达到峰值10.77 MPa,吸水率最小,为1.2%,与4%的粉煤灰-矿渣砂浆相比,碱当量为6%的砂浆干燥收缩率均减少10%以上。由微观分析知,粉煤灰-矿渣砂浆在碱激发作用下水化产物主要为铝硅酸盐凝胶和水化硅酸钙凝胶,粉煤灰掺量越大,凝胶结晶度越低。碱当量越大,体系水化产物数量越多,结构越密实。     

钢筋RPC梁高温全过程抗弯性能试验研究

采用多功能高温试验炉对4根尺寸相对较大的钢筋活性粉末混凝土（RPC）梁和1根普通钢筋混凝土（NC）梁开展了恒载作用下的高温试验与高温后的抗弯试验，以期为钢筋RPC梁抗火性能评估提供依据. 试验获取了试件在高温下跨中截面的温度场、挠度发展数据，分析了控制温度和外包砂浆层对钢筋RPC梁高温下以及高温后抗弯性能的影响. 结果表明，混合掺入体积分数为2%的钢纤维与0.3%的聚丙烯纤维，有效抑制了RPC梁的高温爆裂现象；控制温度对RPC梁的高温挠度发展及高温后的剩余抗弯性能有重要影响，在经历600 ℃和800 ℃高温作用后，RPC梁的剩余抗弯承载力分别下降了13%和24%；外包砂浆层有效减少了RPC梁的高温损伤，并显著改善了构件高温后的剩余抗弯性能；相比于普通混凝土梁，高温作用后的RPC梁的力学性能稳定性及安全性相对较高；基于截面等效温度，提出了RPC梁高温后的抗弯力学性能预测公式.     

玻纤织物增强混凝土界面黏结性能的试验研究

利用MTS万能试验机进行了纤维束的静态拔出试验,分别研究了不同的埋置深度、温度及纤维织物表面改性对耐碱玻璃纤维织物与水泥基体间黏结性能的影响.试验结果表明:玻璃纤维织物与水泥基体的黏结性能与纤维束埋深、纤维织物改性及温度条件存在一定的相关性.在常温条件25℃时,随着纤维束埋置深度的增大(15～25 mm),纤维束的拔出刚度、极限拔出力和拔出功不断增大,等效黏结强度反而呈现减小趋势.在相同的埋置深度(15 mm)下,随着温度的升高,纤维束的拔出刚度和极限拔出力不断降低.温度在25℃至300℃范围时,浸渍环氧树脂或者黏砂处理均能提高纤维束的极限拉拔承载力,且表面黏砂相比浸渍环氧树脂具有更好的增强效果.然而,当温度在400℃和500℃范围变化时,表面浸渍环氧树脂和黏砂对提高玻璃纤维束的极限拔出力影响不太显著,而在一定程度上降低了极限拔出力.     

地聚物砂浆的力学性能与孔结构分形特征分析

为探讨矿渣粉改性粉煤灰地聚物砂浆在不同温度下的强度变化规律及改善机理,进行了不同矿渣粉掺量的粉煤灰地聚物在多种温度下的力学性能试验,并分析了其微观形貌及孔结构特征。结果表明:粉煤灰基地聚物在室温固化时的抗压强度和抗弯强度均较小,掺入矿渣粉或高温固化都可以改善粉煤灰地聚物的力学性能,但高温固化导致后期抗压强度变化变缓;当不掺矿渣粉时,地聚物砂浆的流动度为232 mm,但凝结时间超过8 h;随着矿渣粉掺量的增加,地聚物的流动度逐渐降低,凝结时间也变短;高温固化和掺入矿渣粉都可以显著减小粉煤灰地聚物材料的孔隙率;室温固化时,地聚物砂浆中含有大量宏观孔隙,并且粉煤灰地聚物砂浆中基本不存在胶凝孔隙;高温固化后,粉煤灰地聚物砂浆中以毛细孔隙体积占比最大,而改性砂浆则以胶凝孔隙和过渡孔隙的居多;从试件内部的微观形貌图可见,掺入矿渣粉后地聚物砂浆变得更加致密;基于热力学关系的分形模型可以在压汞法测量的孔径范围内很好地描述地聚物砂浆孔结构的分形维数,其次为孔轴线模型;地聚物砂浆孔结构的分形维数大于2.0,在粉煤灰地聚物中掺入矿渣粉可以改善地聚物的孔隙结构,提升固化温度则使得地聚物的孔隙结构变得复杂。     

高温对碱矿渣水泥石微结构及力学性能的影响

研究了不同碱组分的碱矿渣水泥石在室温至1 000 ℃时强度的变化，运用DSC/TG, XRD和SEM分析了高温后碱矿渣水泥石物相及结构的变化. 结果表明：以钠水玻璃为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的强度变化规律与以氢氧化钠为碱组分的矿渣水泥石相似. 受热温度在200 ℃时，碱矿渣水泥石可蒸发水的损失使得水泥石结构更加致密，抗压强度增加，抗折强度下降；400～1 000 ℃时，抗折、抗压强度均持续下降，其中，600～800 ℃时，碱矿渣水泥石发生固相反应，有钙黄长石生成，强度下降明显.     

高温后地质聚合物混凝土损伤特性试验

采用矿渣和粉煤灰为原料,硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣粉煤灰基地质聚合物混凝土,通过超声波检测及抗压强度试验,研究了不同温度、不同冷却方式下SFGC的质量损失及力学、声学特性变化规律。结果表明,高温总体上导致SFGC的质量、抗压强度及纵波波速减小,峰值应变增大,频谱中高频成分衰减; 冷却方式对高温后SFGC的损伤演化具有显著影响,经浇水冷却后的试件较自然冷却情况性能退化更为严重; 600 ℃为SFGC性能突变的临界温度,600 ℃之后,其性能急剧劣化。     

改性和温度对织物增强混凝土界面性能的影响

为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土（Textile Reinforced Concrete，TRC）界面性能的影响，分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅（SiO2）对纤维表面进行处理，并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25 ℃、100 ℃及200 ℃ 下的宏观力学性能 . 试验结果表明：纳米 SiO2 浸渍和环氧树脂涂层均明显改善碳纤维束在水泥基体中的界面黏结性能 . 纳米 SiO2颗粒能浸入纤维束内部，改善内部纤维丝与基体间的应力传递，同时纳米SiO2与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶，提高其黏结性能. 硅烷偶联剂处理可以增加纤维表面粗糙程度，提高纳米 SiO2 在纤维表面的附着量，从而进一步提升纤维与基体的界面黏结强度. 在100 ℃ 和200 ℃ 下纳米 SiO2浸渍的碳纤维束界面强度显著高于环氧树脂浸渍的. 本研究将为TRC力学性能设计和热稳定性提升方法提供参考.     

砂浆抹灰层对混凝土耐高温性能的影响

混凝土经历高温后会出现不同程度的劣化,并且劣化程度会随着温度的上升而加剧,具体体现为混凝土开裂以及强度下降。混凝土表面的砂浆抹灰层能提高混凝土的耐高温性能,但缺乏针对性研究。为探索抹灰层对混凝土耐高温性能的影响及作用机制,本文通过观察不同抹灰层厚度的混凝土试样在高温环境下的裂缝发展,并测定剩余质量比率、耐高温试验温度、红外温升、超声波脉冲速度、抗压强度及傅里叶变换红外光谱(FT-IR),证明抹灰层可以延缓混凝土高温劣化,其效果随着抹灰层厚度增加而增大。砂浆抹灰层通过降低混凝土升温、降温速率和混凝土试件各点的最高温度,进而延缓因高温蒸气压、温度应力以及水化产物热分解导致的高温劣化。试验结果表明:厚度为10和20 mm的抹灰层在600℃下可分别将混凝土强度提升23.65%和50.94%;在800℃下可分别将混凝土强度提升46.72%和161.63%。通过回归分析获得抗压强度与耐高温试验温度、抹灰层厚度的关系式,证明砂浆抹灰层厚度为影响混凝土高温抗压强度的重要因素。因此,在混凝土结构的耐高温研究中,不宜单纯考虑混凝土基体的耐高温性能,应同时考虑抹灰层的保护作用。