柴达木盆地冻融、盐蚀环境下混凝土腐蚀机理及耐久性研究

为研究柴达木盆地地区强腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,配制与现场土壤腐蚀浓度相近的腐蚀性溶液,对掺加特定外加剂的不同强度等级混凝土试件进行冻融、盐浸循环试验,通过检测试件的电通量、强度损失率、质量损失率等参数研究其腐蚀规律及耐久性。试验结果表明,在强腐蚀环境下,低强度混凝土耐久性较差;掺加抗冻防腐剂后混凝土密实性可提高28%~53%,抗压强度损失率可减小22%~54%;氯盐对混凝土的侵蚀破坏起主导作用;混凝土腐蚀破坏前期表现为盐类结晶膨胀型破坏,后期主要是氯盐溶蚀破坏;混凝土破坏为氯盐和硫酸盐共同腐蚀的破坏效果叠加。根据试验结果及腐蚀机理,提出强腐蚀环境下考虑设计、施工、养护的混凝土结构耐久性综合设计方案。     

冻融与腐蚀复合作用下煤矸石喷射混凝土耐久性演化规律

为研究煤矸石喷射混凝土的多因素耐久性,通过在单一冻融、单一腐蚀和冻融腐蚀复合作用3种环境下的物理、力学性能试验,获得了3种环境下质量、动弹性模量与单轴抗压强度的演化规律;通过对试验数据进行回归分析,建立了3种环境下煤矸石喷射混凝土性能演化的数学模型。研究结果表明:在质量损失率方面,单一冻融作用影响最大,单一腐蚀作用影响最小,这是由于单一冻融作用时产生的不均匀冻胀更大、剥落更快;在动弹性模量与单轴抗压强度方面,复合作用影响最大,单一腐蚀作用影响最小,这是由于冻融与腐蚀的叠加作用加大了动弹性模量与抗压强度的损失。建立的数学模型与试验数据较为吻合,能够反映煤矸石喷射混凝土在冻融腐蚀作用下的耐久性演化规律。     

聚丙烯纤维网湿喷混凝土隧道衬砌的应用研究

针对传统喷射混凝土用于隧道衬砌存在的质量离散性大、抗拉强度低、密实性和耐久性差等问题,研究采用在混凝土中掺入聚丙烯纤维网的解决方案。通过对不同掺量的聚丙烯纤维网混凝土试件进行实验分析,结果表明,在混凝土中掺入体积掺量为0.1%~0.2%的聚丙烯纤维网,可使抗拉强度提高50%以上,抗渗性能提高55.6%以上。在宝兰铁路东巨寺沟隧道直接喷射聚丙烯纤维网混凝土,并对喷层厚度测量和外观质量观察表明,喷层厚度均匀,表面平整;3个分段试件的强度值离散性小,平均抗压强度分别为43.2,44.3,44.2MPa,平均抗折强度分别为5.7,5.9,5.9 MPa。聚丙烯纤维网混凝土既可用于隧道开挖后的支护,又能用于隧道的永久衬砌。     

氯盐环境下铁路混凝土配合比参数的研究

分析氯离子扩散系数作为氯盐环境下混凝土耐久性评价指标的原因及合理性。系统研究水胶比(0.33、0.38、0.45)、矿物掺和料种类(粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅灰)、掺量及含气量等配合比参数对混凝土氯离子渗透性能影响规律;探讨氯盐环境下铁路混凝土配制要求;提出氯盐环境下铁路混凝土配合比参数限值。研究表明:氯盐环境下适当加入矿物掺和料是提高混凝土耐久性的关键技术措施;粉煤灰和矿渣适宜掺量分别为30%～50%、40%～60%;适当引气(含气量为4%～6%)能提高混凝土抗氯离子渗透性能;严重氯盐腐蚀环境下,应采用矿物掺和料复掺技术,且宜添加适量硅灰。     

严重腐蚀环境下桥梁混凝土结构耐久性研究

研究目的:国内外针对一般侵蚀环境下混凝土结构耐久性研究较多,但对于桥梁混凝土结构处于严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下,其结构耐久性及适宜的耐久性防腐蚀强化措施研究相对较少。本文以海南西环铁路某桥梁为例展开研究,以解决严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下桥梁混凝土结构的耐久性设计。研究结论:(1)严格控制混凝土原材料中氯离子、碱和S03等有害离子含量;(2)确定合理的最大水胶比、矿物掺和料掺量及含气量等配合比参数;(3)混凝土的抗压强度不低于C45,不宜使用素混凝土;对于桥梁混凝土灌注桩,需考虑采用引气混凝土,强度可降低一个等级,并掺加一定比例的粉煤灰及磨细矿渣粉;(4)钢筋混凝土结构表面裂缝控制限值为0.15 mm;(5)除从保护层厚度、护面钢筋设置、混凝土强度等级要求进行设计外,可辅助添加一定比例阻锈剂、表面涂层或浸渍等防腐蚀强化措施;(6)本研究成果对严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下桥梁混凝土结构耐久性设计具有一定的意义。     

复掺外加剂体系对低水胶比混凝土强度及耐久性影响试验研究

对低水胶比(m_W/m_B=0.3)复掺外加剂体系(膨胀剂、减水剂、引气剂)拌制的混凝土进行强度及耐久性正交试验,分析了不同掺量对新拌混凝土工作性、混凝土强度及耐久性的影响规律,基于电通量法和快速氯离子迁移系数法(RCM法)评定混凝土的耐久性,给出各外加剂的最优掺量。结果表明:外加剂复掺体系所引起的电通量及氯离子迁移系数变化趋势相近,耐久性变化均随着外加剂掺量的增加先变好后变差,在此配合比下,JS=1.5%,YQ=0.4%,PZ=8%时混凝土耐久性最好;3种外加剂对混凝土的强度增长均有促进的作用,其中减水剂对混凝土早期强度和后期强度影响最明显;随着引气剂掺量的增加,强度先降低后增加;膨胀剂掺量对混凝土强度影响无固定规律。鉴于试验选用地材及配合比等的局限性,本研究仅为后续类似研究提供参考。     

含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

研究目的:海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。研究结论:(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。     

海工耐久混凝土配合比设计研究

以杭州湾跨海大桥为背景,着重对海工耐久混凝土配合比进行了研究。在确定海工耐久性混凝土配合比之前,进行了掺减水剂混凝土拌和物性能对比试验、不同矿粉掺量混凝土氯离子渗透性能的对比试验、不同水泥用量混凝土抗压强度的对比试验、承台墩身配合比试验。根据上述试验结果,确定的配合比使海中混凝土既能满足耐久性要求,又能满足低成本的要求。     

聚丙烯纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能试验研究

针对浇筑密度700 kg/m3的泡沫轻质混凝土掺加6种长度(3,6,9,12,15,19 mm)、不同掺量的聚丙烯纤维,开展抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验,研究聚丙烯纤维对泡沫轻质混凝土力学性能的影响。结果表明:当纤维长度为3,6,9,12 mm时,泡沫轻质混凝土的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度均随着纤维掺量的增加先增大后减小;当纤维长度为15,19 mm,掺量≤0.2%时,其抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度与基准值相比稍微增加,掺量0.2%时,各参数随着纤维掺量的增加而减小;纤维长度6 mm、掺量为0.6%时泡沫轻质混凝土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度达到最大值。     

液体速凝剂在铁路隧道喷射混凝土中的应用研究

为研究无碱液体速凝剂和碱性液体速凝剂对喷射混凝土抗压强度和耐久性能的影响,对掺加两种速凝剂的喷射混凝土试件进行了抗压强度、体积稳定性和快速冻融试验。试验结果表明:掺加无碱液体速凝剂可大幅度提高喷射混凝土28 d抗压强度,保有率达到106.8%,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土28 d抗压强度比仅为57.5%;掺加无碱液体速凝剂的喷射混凝土试件在各龄期的收缩率均小于掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件;掺加无碱液体速凝剂可有效提高喷射混凝土的抗冻性能,混凝土试件经受300次冻融循环未破坏,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件在进行冻融循环125次时已完全破坏。     

液体速凝剂凝结时间试验及探讨

隧道、涵洞等地下建筑物支护中广泛采用湿法喷射混凝土 ,现行建材行业标准JC477规定的速凝剂掺量较施工现场大。通过 3组试验 ,在相同的水灰比和温度下 ,得出混凝土速凝剂的掺量和合理的搅拌时间的关系。     

掺粉煤灰煤矸石轻骨料混凝土性能研究

通过在煤矸石轻骨料混凝土中掺入粉煤灰,对不同粉煤灰掺量下混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能进行试验研究。结果表明,在煤矸石轻骨料混凝土中掺入粉煤灰,能够有效改善混凝土的工作性能、后期强度及耐久性,当粉煤灰掺量不超过30%时,煤矸石轻骨料混凝土能够获得良好的使用性能。煤矸石、粉煤灰等在混凝土中的大量使用,为综合利用工业固体废弃物提供了有效途径。     

客运专线高性能混凝土电通量影响因素试验研究

研究目的:试验研究各种因素对客运专线高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律,为优选混凝土配合比参数和指导施工提供依据.研究结论:电通量作为客运专线高性能混凝土耐久性的重要评价指标受到多种因素的影响:随着水胶比的增加,混凝土电通量逐渐增加;含气量对混凝土电通量影响不大,含气量达4.0%时混凝土电通量仍能满足耐久性要求;应严格控制混凝土用砂含泥量小于4.0%;40%的粉煤灰掺量不仅是混凝土抗压强度的拐点,也是耐久性指标的极限点;粉煤灰烧失量对混凝土早期及28 d电通量影响较大,对56 d龄期混凝土的电通量影响不太明显;对于混凝土电通量而言,外加剂有个临界掺量.     

复合纤维混凝土的力学性能试验研究

研究在相同水灰比条件下,采用不同品种、不同形状的纤维对混凝土的力学性能及破坏形态的影响.结果表明,掺入一定的钢纤维,提高了混凝土力学性能,但力学性能随钢纤维形状的不同而异,随掺量的增加而增大;加入不同品种的聚丙烯纤维,对混凝土的力学性能有一定的影响,力学性能随纤维体积掺量表现出先增加后降低最后又增加的规律;选用钢纤维及聚丙烯进行混合形成复合纤维,得到在钢一聚丙烯复合条件下的最优体积率为1％,在最优体积率下复合纤维混凝土性能随聚丙烯的相对掺量增大而提高.     

硫酸盐全浸泡腐蚀下不同掺合料混凝土耐久性研究

为研究不同掺合料混凝土在全浸泡硫酸盐腐蚀环境下的耐久性规律,设置替代率为20%的粉煤灰和硅粉两种掺合料作为胶凝材料掺入混凝土中,开展5%、10%、20%浓度的硫酸钠溶液全浸泡条件下168 d腐蚀试验。通过受腐蚀混凝土的宏观质量变化和抗压强度变化规律表征混凝土的宏观耐久性能,并以SEM试验探究混凝土受腐蚀微观潜在机制。利用混凝土相对质量评价参数指标,建立Weibull概率分布模型预测混凝土剩余寿命以反映其耐久性。结果表明：质量变化率和抗压强度变化趋势均为先上升后下降,峰值出现在浸泡腐蚀的第84天,粉煤灰对降低混凝土质量变化率效果更好,硅粉对提高混凝土早期强度效果更好,而溶液浓度对各试验组影响较小;微观上导致受硫酸盐腐蚀混凝土劣化原因为二次水化后生成的钙矾石;粉煤灰和硅粉均对抵抗硫酸盐腐蚀有较好表现,而粉煤灰更优。     

多年冻土区引气混凝土抗压强度及抗冻性研究

以青藏铁路桥涵冻土层中混凝土灌注桩为背景,进行了不同引气剂掺量混凝土在持续-3℃养护环境下的抗压强度和冻融循环试验,结果表明:持续-3℃养护环境下龄期84 d时的抗压强度与标养下龄期28 d时的抗压强度相当,前者存在明显的"龄期滞后"现象,但混凝土抗压强度龄期滞后的天数与含气量关系不大,仅与养护环境有关;随着含气量的增大,混凝土的抗冻性能先增强后减弱,在抗压强度相同的情况下,混凝土的含气量在3.2%时,抗冻融耐久性指标降低幅度最小,抗冻性能最优;持续-3℃养护环境下混凝土的抗压强度虽能够最终达到标养下28 d的抗压强度,但抗冻性能降低幅度较大,对于寒冷地区混凝土灌注桩耐久性的这一特点应引起使用者高度重视。     

聚丙烯纤维在喷射混凝土中的应用

通过聚丙烯纤维在喷射混凝土中的试验及应用情况 ,介绍喷射聚丙烯纤维混凝土的特性及其施工工艺。     

不同掺量高性能粉煤灰混凝土铁路桥梁试验研究

以9组不同掺量高性能粉煤灰混凝土无粘结预应力模型梁的使用荷载试验和抗弯承载力试验为基础,研究高性能粉煤灰混凝土梁在重复荷载作用下的受力行为。研究结果表明:掺量为20%~40%的高性能粉煤灰混凝土梁在使用荷载作用下,200万次疲劳加载后,梁体仍处于弹性阶段,疲劳加载对位移影响很小;梁的基频在200万次疲劳加载范围以内基本保持不变,表明梁体的刚度基本不变;相同强度高性能粉煤灰混凝土模型梁的开裂荷载和极限荷载均随高性能粉煤灰掺量(20%~40%)的增加有所提高;掺加高性能粉煤灰能显著减小混凝土梁裂缝的间距、宽度、高度,抑制裂缝的扩展,对提高梁体的耐久性有重要意义。因此,掺高性能粉煤灰20%~40%的混凝土用于32 m铁路预应力简支梁是可行的。高性能粉煤灰混凝土梁的抗弯承载力按TB10002.3—99规范计算,具有足够的精度。     

基于耐久性要求的大体积混凝土贯穿裂缝化学灌浆工艺优化研究

化学灌浆工艺影响裂缝修复质量,若修复材料没有包覆钢筋时则存在腐蚀环境下的高锈蚀风险.依据现行操作规程进行混凝土裂缝化学灌浆时常出现复漏现象,表明腐蚀环境下混凝土结构的耐久性难以保障.通过试验分析了工程中常用的钻孔灌浆工艺的灌浆修复效果,并从耐久性保障角度出发,分别从钻孔间距和钻孔深度进行灌浆工艺优化试验.试验结果表明,...