自密实再生混凝土工作及力学性能研究进展

自密实混凝土具有高流动性、抗离析性及较好的自密实性等特点,有利于提升工程质量及降低工程成本。将再生骨料应用于自密实混凝土中,可实现建筑废弃物的循环利用。为了确保自密实再生混凝土在工程应用过程中的可行性与安全性,还需在其工作性与力学性能等方面进行大量改性研究。基于自密实混凝土的流变密实机理,归纳总结了自密实混凝土的配合比设计原理,总结并评述了自密实再生混凝土的工作性能、力学性能的研究进展。最后,分析了自密实再生混凝土工作及力学性能研究所存在的问题,并对其前景进行展望,有助于推动自密实再生混凝土大规模地应用于实际工程中。     

泡沫混凝土的研究进展与应用

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的高性能结构保温材料,不仅轻质,而且具有保温、耐火、隔音等优异性能。泡沫混凝土的性能参数众多,但其主要性能是抗压强度和导热系数。泡沫混凝土的抗压强度随密度增大而增大,导热性能随着密度的增大而降低,因此,抗压强度和导热系数的矛盾为泡沫混凝土的大规模推广应用造成不利影响。考虑密度、孔隙率、发泡剂、掺合料、水灰比等因素,从宏观规律和微观结构角度,综述泡沫混凝土抗压强度和导热系数变化;在此基础上,对轻质泡沫混凝土和保温结构一体化混凝土应用现状进行介绍,总结轻质泡沫混凝土塌模、保温结构不兼容、耐久性差等问题解决方案,指出现有研究的不足,为未来研究和应用提供方向与思路。     

再生粗骨料混凝土及其构件抗冻性能研究进展

由于再生粗骨料中存在较多微孔隙和微裂缝,导致再生混凝土吸水率高且极易达到冻融破坏的临界水饱和程度,所以再生混凝土抗冻性能较差,严重危害了严寒地区混凝土建筑物的安全性和耐久性.因此,开展再生混凝土抗冻性能的研究对其在严寒地区的应用推广具有重要意义.基于再生混凝土冻融破坏的国内外研究现状,介绍了混凝土冻融破坏机理,综述了再...     

轴压重复荷载作用后再生混凝土毛细吸水性能

研究了应力水平(0、0.3、0.5、0.7)和再生粗骨料取代率(0%、30%、50%、100%)对再生混凝土毛细吸水性能的影响规律;基于毛细吸水的非饱和流体理论和试验结果,引入Boltzmann变量并采用水力扩散系数的指数形式,建立了考虑应力水平和再生粗骨料取代率影响的再生混凝土内部相对含水量分布预测模型.结果表明:随着再生粗骨料取代率和应力水平的增加,再生混凝土的毛细吸水质量和吸水率呈增加趋势;当应力水平一定时,水分侵入深度随着再生粗骨料取代率的增加而变大.     

基于相似性的海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能研究进展

随着我国"海洋强国"战略的实施,海洋工程结构基础设施建设规模空前,滨海环境下混凝土材料耐久性问题也逐渐引起人们的重视.氯离子侵蚀是导致海洋环境下钢筋混凝土结构耐久性能劣化的主要因素,因此,针对滨海环境下钢筋混凝土中氯离子侵蚀规律的试验研究引起了广泛关注.实海暴露试验存在受区域影响较大、推广性差、试验周期长和影响因素复杂等缺点,不能为寿命预测模型建立提供充足的数据基础,而室内模拟加速试验可有效弥补实海暴露试验的不足.以实海暴露试验为依据,通过研究二者之间的相似性,构建实际海洋工程结构的寿命预测模型,进而将室内模拟试验结果应用到现场实际情况中,可准确地实现海洋环境下基础设施建筑结构服役寿命的预测.目前,学者们已对海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能的实海暴露试验与室内模拟加速试验开展了大量的研究,并取得了丰富的成果.一方面,建立了相应的相似性模型,进而从理论方面分析实海暴露环境和人工模拟环境下混凝土中氯离子的侵蚀规律,为寿命预测模型的建立奠定理论基础;另一方面,试验设备得到不断的研发升级,为获取更加准确可靠的试验数据提供了一定技术支持.针对海洋潮汐区环境条件,对流区深度、表面氯离子浓度、扩散系数和氯离子浓度峰值等参数是建立寿命预测模型的关键要素,本文主要考虑这几方面的影响,分析总结了实海暴露环境下氯离子侵蚀规律,从实海暴露试验与室内模拟试验的角度出发,总结了海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能的研究进展,基于相似性理论分析探讨了氯盐侵蚀规律的相似性,并进行了讨论和展望.     

开裂混凝土中水分传输过程的细观模型

将混凝土看作由粗骨料、硬化水泥砂浆及二者界面过渡区组成的三相复合材料,提出了适用于水分传输分析的混凝土细观格构网络模型.根据非饱和流体理论和基于平行板模型的单条裂缝水流立方定律,建立了开裂混凝土裂缝处水分传输系数的计算模型,并对开裂混凝土裂缝处相对含水量进行数值分析.与已有的试验结果对比表明,所建立的水分传输系数计算模型能够较准确地预测开裂混凝土裂缝处的相对含水量,从而能够较准确地模拟水分在开裂混凝土中的传输过程.     

干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值分析

对于海洋浪溅区或潮汐区的混凝土结构,水分主要以气相和液相两种形式存在于混凝土内部孔隙结构中。基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,建立了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程。考虑水分在干燥与湿润阶段传输的滞后性,分别建立了干燥和湿润两阶段单条裂缝处水分的传输速度模型。在细观层次上,将混凝土看作由粗骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)以及裂缝所构成的四相复合材料,利用含单条裂缝的二维格构网络模型,开展了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值仿真分析。通过与已有文献中的试验数据对比,验证了所建立的干湿交替下开裂混凝土中水分传输模型的正确性。利用以上数值模型,进而分析了干湿循环机制(干湿循环时间比、循环次数)以及裂缝宽度对水分分布的影响规律。结果表明:对于给定裂缝宽度,干湿循环时间比和循环次数决定着裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量分布;当裂缝宽度介于0.05~0.3 mm时,裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量随着裂缝宽度的增大而减少。     

基于微生物矿化作用的混凝土自愈合性能研究进展

混凝土材料在实际服役阶段常常受到力学和环境因素的耦合作用,因"湿–热–化学–力"复杂应力使其内部较易产生微裂缝,有利于水分及腐蚀性离子的侵入,从而加速了钢筋混凝土结构耐久性劣化过程。为了延缓严酷环境下混凝土力学及耐久性能劣化过程,目前学者们通过微生物矿化技术对混凝土裂缝自愈合机理展开了大量研究。基于混凝土自愈合机理,针对微生物愈合的实现方式及其对耐久性的影响,对矿化作用下水泥基材料微生物自愈合研究进行了总结和讨论,最后综述了不同类型微生物诱导碳酸钙沉淀技术在水泥基材料中的应用。     

纤维增强环氧/乙烯基树脂复合材料性能优化与劣化机制研究进展

纤维增强聚合物(FRP)复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、经济效益高的优势,在基础建设施设中表现出巨大潜力,但在复杂环境下长期服役后,FRP复合材料的力学性能下降超过50%,限制了其在工程中的应用。基于此,针对FRP复合材料各组分优化设计方法进行了总结,并分析了热氧、紫外线、腐蚀介质环境中FRP复合材料的长期性能演化规律;根据化学结构及微观形貌分析,阐述了FRP复合材料在复杂环境中的劣化机制,进一步归纳了其在复杂环境下的长期性能预测模型,可为保证FRP复合材料在复杂环境中的长期使用性能提供理论依据,促进其在实际工程中的应用。     

再生粗骨料硅烷浸渍处理对混凝土介质传输性能的影响

由于残余砂浆的存在,再生粗骨料的物理力学指标远不及天然骨料,致使再生混凝土力学和耐久性能较差;此外,水分及有害离子侵入混凝土内部是引起混凝土材料性能劣化的主要原因。本试验用质量分数为8wt%的硅烷乳液浸渍强化再生粗骨料,通过抗压强度、毛细吸水和抗氯离子侵蚀试验对硅烷浸渍前后不同骨料质量取代率(0%、30%、50%)的再生混凝土介质传输性能进行了研究,最后利用SEM对再生混凝土内部的微观结构进行分析。试验结果表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料的吸水率显著降低,由其制备的混凝土强度稍有所下降;再生混凝土毛细累积吸水量明显减少,且抗氯盐侵蚀性能显著提高,其中骨料质量取代率为50%的再生混凝土浸渍处理后氯离子扩散系数降低了37.5%。研究表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料是提高再生混凝土耐久性的有效途径。