基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

冻融循环作用下BSFC的抗冻性及损伤模型

为研究玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BSFC)的抗冻性能,进行了单轴抗压强度试验、劈裂抗拉试验、超声波检测试验和孔结构表征试验,分析了冻融前后BSFC的质量损失率、相对波速、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度的变化规律以及细观结构特征.同时,运用损伤力学对BSFC的冻融损伤进行多指标评价;采用分形维数计算BSFC的气孔结构分布分形维数,拟合得到玄武岩纤维的贡献率公式,建立了基于气孔结构分布分形维数和玄武岩纤维贡献率的冻融损伤模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,BSFC的质量损失率增大,纵波波速、抗压强度和劈裂抗拉强度下降;BSFC的孔结构劣化,大孔径孔数量增多,气孔结构分布分形维数降低;在相同冻融次数下,玄武岩纤维掺量为0.18％时BSFC的抗冻性好;BSFC的冻融损伤与气孔分布分形维数、玄武岩纤维贡献率之间回归效果显著,可以预测经历冻融循环后BSFC的损伤劣化.     

混凝土冻融耐久性与气泡特征参数的研究

采用快速冻融法,研究了水胶比、粉煤灰掺量和气泡特征参数对混凝土冻融耐久性的影响.结果表明:随着水胶比增大,粉煤灰掺量增多,受冻融混凝土耐久性指数显著降低,质量损失逐渐增大.混凝土冻融循环次数与气泡平均半径呈对数关系,为了保证混凝土抗冻标号达到D300,气泡平均半径应小于150 m且弦长大于50 m气泡的体积分数应小于4.5%.混凝土冻融循环次数与气泡数量呈抛物线关系,即气泡数量存在一个最佳值,为3 500个/cm3左右.混凝土气泡间距越小,其冻融耐久性越好;当气泡间距小于240 m时,混凝土具有高冻融耐久性.     

基于光学法的BFCC冻融后孔结构参数研究

基于光学测孔法,采用Rapid Air457硬化混凝土气孔结构分析仪测定不同冻融介质、不同冻融次数玄武岩纤维水泥基复合材料(Basalt Fiber Cement Composites,BFCC)含气量、气泡间距系数、气泡比表面积、气泡平均弦长等孔结构参数,并计算气泡分布分形维数。结果表明:(1)冻融次数小于200次时,BFCC气泡分布分形维数逐渐增大,相应的含气量减小,气泡间距系数减小,气泡比表面积增大,气泡平均弦长减小,说明分形维数可用于综合评价BFCC的孔结构参数变化规律。继续增加冻融次数,分形维数及孔结构参数变化与冻融200次之前呈现出相反的趋势。(2)冻融前期(冻融0～200次)虽然会对BFCC基体造成一定的损伤,但这部分冻融损伤在冻融前期并不显现,冻融后期(冻融次数大于200次)BFCC基体内部冻融损伤开始逐渐显现。(3)气泡分布分形维数及孔结构参数变化在一定程度上反映了冻融循环过程中BFCC孔结构动态演变情况。     

西北高原纳米CaCO_3混凝土抗冻性试验研究

采用不同水胶比和不同掺量纳米CaCO_3进行快速冻融试验,模拟高寒干冷、标准的环境下纳米CaCO_3对混凝土的影响,试验结果表明:在水胶比为0.35、纳米CaCO_3掺量为4%时,水泥凝结硬化的凝胶和结晶体相对密实;在标准条件下快速冻融75~175次,混凝土在冻融循环范围内的质量变化很微弱,部分出现负增长;干冷养护条件下,掺加4%纳米CaCO_3的试件,可承受175次冻融循环,比基准试件的抗冻耐久性提高67.1%,在循环次数递增时,混凝土的相对动弹模和横向基频在0~125次范围内,且相对动弹模变化幅度不大,相反还略有增加。     

基于分形理论的混凝土气泡分布特征研究

依托分形理论的盒维数概念,建立了气泡分布分形模型,提出了气泡分布分形维数计算方法。通过快速冻融循环试验和气泡结构分析试验测定了多组混凝土的抗冻性和气泡结构,分析了掺合料和引气剂对混凝土气泡分布特征的影响,得出了气泡分布特征随掺合料种类和引气剂掺量的变化规律。最后,分析了气泡分布分形维数与相对耐久性指数的关系,结果显示二者具有较高的正相关性,说明气泡分布对混凝土抗冻性有重要影响,可以将气泡分布分形维数作为气泡特征参数用以评估混凝土的抗冻性。     

风积砂水泥砂浆的抗冻性研究

将风积砂水泥砂浆进行快速冻融循环试验,达到一定冻融次数后测其强度、质量和相对动弹模量,并进行电镜扫描试验,分析风积砂水泥砂浆在冻融后的微观情况。由试验得出:掺适量风积砂能改善砂浆抗冻性能。     

偏高岭土对天然轻骨料混凝土抗冻性能及微观影响的研究

通过对轻骨料混凝土内掺0、10%、15%、20%偏高岭土研究轻骨料混凝土的抗冻性能。分别设定25,50,75,100,125,150,200次的冻融循环,每次冻融循环结束后,测定其质量损失和动弹模量。通过对试验组和基准组的数据对比分析,发现掺加偏高岭土能够很大程度的提高轻骨料混凝土的抗冻性,并确定了偏高岭土的最优掺量为胶凝材料的15%。另外通过对轻骨料混凝土冻融试件的电镜扫描的微观分析,找到了偏高岭土对轻骨料混凝土的抗冻性能提高的微观原因。     

高性能混凝土抗冻融性能试验研究

对0～400次冻融循环后高性能混凝土进行了抗冻融性能试验,测得了其冻融前后试件的质量与相对动弹模.试验结果表明:伴随着冻融循环次数的增加,400次冻融循环后试件质量有一定的损失但不显著;而相对动弹模有一定的降低,但幅度不大,125～150次冻融循环是其相对动弹模显著降低分界点.并建立了高性能混凝土相对动弹模与冻融循环次数变化之间的公式.     

钢纤维自密实混凝土抗冻性能试验研究

通过快速冻融试验,研究了不同冻融次数下钢纤维自密实混凝土的冻融破坏特征,分析了不同钢纤维掺量(体积掺量为0.2%、0.4%、0.6%)不同基体强度(C30、C40、C50)条件下,自密实混凝土的质量损失、动弹模量以及抗压强度等变化规律。研究结果表明,在冻融循环试验中不同钢纤维掺量,不同钢纤维掺量、不同强度的自密实混凝土表现出的抗冻性大小依次为0.6%0.4%0.2%,C50C40C30。掺入钢纤维和增加基体强度可以有效提高自密实混凝土的抗冻性能。     

混凝土冻融损伤后的吸水特性

对掺与未掺引气剂的混凝土进行了冻融破坏,通过吸水试验和中子辐射试验,研究了冻融损伤对掺与未掺引气剂混凝土吸水特性的影响.结果表明,中子成像技术能够实现对非透明性混凝.土材料吸水演进过程的可视化观测和定量分析.未掺引气剂的混凝土其抗冻性较差,在10次冻融循环后动弹模量损失14%的情况下,其水分渗透深度约增30%;掺加引气剂后,即使遭受200次冻融循环,混凝土的整体动弹模量也无明显损失,但200次冻融循环后,混凝土表层出现部分剥落,水分渗透速率及深度均相应增大.在评价混凝土冻融损伤时.除整体动弹模量损失外,还需考虑冻融损伤对混凝土吸水性能的影响.     

粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能影响的试验研究

对掺加粉煤灰的C60混凝土进行了快速水冻试验研究,试验表明:掺入20%、35%及不掺粉煤灰的混凝土试件的质量损失规律相似,且经过90次冻融循环后,三者的相对动弹模量均为60%左右,试件没有破坏;而掺入50%粉煤灰混凝土质量损失最大,在90次冻融循环后达到了0.591%,其相对动弹模量为47%,试件已经破坏。从而可以看出:掺入粉煤灰对混凝土的抗冻性能没有明显的改善,掺入过量反而会降低混凝土的抗冻性能。     

基于孔结构分析的BFCC单面冻融损伤试验研究

采用单面冻融试验,研究了3种不同冻融介质(水、NaCl溶液、Na2SO4溶液)对玄武岩纤维水泥基复合材料(Basalt Fiber Cement Composites,BFCC)剥落量和动弹模量的影响,并对不同冻融次数的BFCC进行XRD物相分析及微观孔结构测试,从宏观和微观角度探究BFCC的冻融损伤过程.结果表明:随冻融循环次数的增加,不同冻融介质中BFCC剥落量不断增加,相对动弹模量呈现下降趋势.在NaCl溶液中,随着冻融循环的进行,Ca(OH)2衍射峰的强度显著降低,并出现了明显的Friedel盐衍射峰;在Na2SO4溶液中,冻融初期XRD图谱中已出现明显的石膏和钙矾石衍射峰;随冻融循环次数的增加,BFCC的含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长均呈现增加的趋势,而气泡比表面积呈现降低趋势.     

冻融环境下引气粉煤灰混凝土性能研究

进行了快速冻融作用下的混凝土室内模拟试验,研究了冻融循环作用下混凝土的质量变化和动弹性模量变化规律。试验结果表明:水胶比、粉煤灰掺量及引气剂掺量均是影响混凝土抗冻性的重要因素。通过分析试验数据,进而建立了考虑水胶比、粉煤灰掺量及引气剂掺量的冻融循环后混凝土质量变化模型和动弹模量变化模型,与试验结果拟合精度较高。这些结论为冻融环境下混凝土耐久性研究提供了参考和依据。     

棱柱体砂浆冻融损伤模型研究

通过对水灰比为0.4、0.5、0.6的水泥砂浆和粉煤灰掺量为20%、30%、40%的粉煤灰砂浆试件进行冻融试验,研究了砂浆力学性能(质量、动弹模量、抗压强度等)随冻融循环次数的增加退化的影响因素。其试验结果表明:砂浆的抗冻性能随水灰比的增大会略有降低,随粉煤灰掺量的增加,其抗压强度降低较为明显,但相对幅度降低并不明显。基于试验与已有研究成果,提出了冻融试验作用下棱柱体砂浆动弹模量和抗压强度劣化模型,该模型考虑了水灰比和粉煤灰含量的变化,经验证该模型具有较好的适用性与精确性。     

大掺量粉煤灰混凝土在海水中冻融循环后的试验研究

为研究粉煤灰混凝土的抗冻性能,研究了水胶比为0.35,粉煤灰掺量为52%的大掺量粉煤灰混凝土在海水中的抗冻性能,利用混凝土快速冻融试验机,对海水中粉煤灰混凝土分别进行了0、100、200、300、400次快速冻融循环试验,并对冻融循环后的混凝土进行了单轴压力学性能试验。测得了冻融循环后混凝土的质量损失,动弹性模量以及单轴抗压强度。根据试验结果,系统地分析了冻融循环次数对大掺量粉煤灰混凝土单轴抗压强度的影响。结论表明:随冻融循环次数的增加,海水中大掺量粉煤灰混凝土的单轴强度逐渐降低,并具有一定规律性。这些结论可以为粉煤灰混凝土在寒冷地区海工混凝土构筑物的应用提供理论依据。     

冻融-氯离子整体防水混凝土复合环境下性能的试验研究

本文测定了内掺硅烷乳液制备整体防水混凝土在冻融-氯离子(盐冻)复合环境下,不同冻融损伤后的质量损失率、相对动弹模量、抗压强度及其渗透性。结果表明,在冻融-氯离子复合作用下,混凝土试件的抗冻性能、力学性能均随着硅烷乳液掺量的增加而降低,但在一定冻融循环次数下,内掺硅烷乳液混凝土仍具有良好的抗渗透性。     

再生骨料高性能混凝土耐久性能试验研究

本文主要研究不同胶材用量和再生粗细骨料同时取代对再生骨料高性能混凝土抗氯离子渗透、抗碳化、抗冻性能的影响与作用。结果表明:再生骨料高性能混凝土抗渗透性能、抗碳化、抗冻性能良好,56天氯离子迁移系数小于2.0×10~(-12)m~2/s,电通量小于700C,28天碳化深度小于3.5mm,F300次冻融循环质量损失率小于2.5%,相对动弹模量下降小于80%;胶材的增加(即水胶比的降低)可以提高再生混凝土的抗渗性和抗碳化性能,对抗冻性能影响较小;再生骨料高性能混凝土的抗冻性能宜采用相对动弹模量下降幅度指标进行评价。     

蒸压粉煤灰砖抗冻性能试验研究

对吸水率不同的蒸压粉煤灰砖进行了冻融试验,分析吸水率和冻融循环次数对蒸压粉煤灰砖抗冻性能的影响,得出砖冻融后的质量损失和强度损失随着砖吸水率增大而增加。建议蒸压粉煤灰砖的质量吸水率控制在20%以内。     

恶劣环境下机制砂混凝土的强度和耐久性能

在对原材料进行性能测试和混凝土配合比试验的基础上,对C30机制砂混凝土开展了高温和冻融循环试验.对比研究了冻融循环、冻融循环后酸侵蚀和碱侵蚀3种情况下机制砂混凝土强度、相对动弹模量的变化规律;对比研究了高温、高温后酸侵蚀和碱侵蚀3种情况下机制砂混凝土强度、相对动弹模量的变化规律.结果表明:在试验温度和冻融次数范围内,机制砂混凝土在高温和冻融循环后抗压强度、相对动弹模量显著降低,并随温度和冻融循环次数的增加其降低幅度有增大趋势;机制砂混凝土在高温和冻融循环后,耐酸、碱侵蚀性能明显降低,温度越高、经受的冻融循环次数越多,其耐酸、碱侵蚀能力越低,且以耐酸侵蚀能力为最低.