碳化环境下多元胶凝体系钢筋混凝土电化学特性

为研究不同矿物掺合料钢筋混凝土碳化后的电化学特性,利用电化学工作站定期进行无损检测,通过极化曲线、交流阻抗图谱等电化学参数对碳化循环过程中钢筋混凝土微结构的变化进行分析. 采用Kramers-Kronig转换对交流阻抗数据进行验证,选用合适的等效电路进行电化学参数拟合, 并采用卡方检验验证参数拟合的吻合度. 研究结果表明：等效电路R（QR）（QR）可以有效地对碳化环境下钢筋混凝土的电化学阻抗谱进行拟合,等效电路拟合卡方值建议不大于10-4数量级. 碳化腐蚀环境下,随着碳化周期的增加,混凝土的电阻值呈现波动增加的趋势,钢筋电阻呈现波动减小趋势;极化曲线随着碳化周期的增加整体向腐蚀电流密度增大和负电位方向移动,在49 d时钢筋锈蚀程度从大到小依次为双掺体系、单掺体系、基准体系、三掺体系,且单掺和双掺体系混凝土接近中等腐蚀状态,基准和三掺体系混凝土还处于低等腐蚀状态. 不同凝胶体系下,单掺和双掺体系钢筋混凝土对碳化腐蚀环境更加敏感,三掺体系则具有最佳的抗碳化性能.     

基于正交设计的陶瓷再生混凝土配合比试验

为提高废旧陶瓷的再生利用率,将陶瓷颗粒与陶瓷粉作为再生混凝土骨料与掺合料进行再生利用.运用正交设计的试验方法,以陶瓷粉、陶瓷颗粒、再生细骨料、粉煤灰、硅灰为5因素,每个因素设置4个水平,共设计16组配合比方案,进行抗压、导热等试验,得到陶瓷再生混凝土的强度、导热系数等物理力学参数,并寻找出最优配合比.试验结果表明最佳配合比为:陶瓷粉的质量分数为10%,陶瓷颗粒的质量分数为20%,再生细骨料的质量分数为40%,粉煤灰的质量分数为15%,硅灰的质量分数为5%.     

镁水泥钢筋混凝土盐卤侵蚀下的耐久性试验

针对研发青海省格尔木市的察尔汗盐湖地区耐腐蚀混凝土研发的迫切要求,结合察尔汗盐湖地区的实际情况,设计盐卤侵蚀单因素试验条件,通过相对质量、相对动弹性模量、裂缝与变形及钢筋的锈蚀情况来研究镁水泥钢筋混凝土在盐卤侵蚀单因素下的耐久性问题.通过研究发现:经长期盐卤侵蚀试验后,镁水泥混凝土性能未出现明显劣化;镁水泥混凝土的抗腐蚀性能优越,钢筋均存在一定程度的腐蚀.     

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀的研究

对内掺复合料制成的高性能细石混凝土、普通硅酸盐水泥以及由抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土进行了实验对比研究,将其在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,对动弹性模量、重量变化率进行测量,结果表明掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能.     

掺CWCPM混凝土的冻融损伤机理及演化模型

建筑垃圾的大量堆积和冻融破坏作用导致的混凝土耐久性衰减是目前土木建筑工程领域面临的两大严峻挑战。为提高建筑垃圾再生利用率,并从本质上揭示掺建筑垃圾(废砖粉)复合粉体材料(CWCPM)混凝土的冻融损伤演化机理,采用室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,分析不同因素对混凝土宏观抗冻性能劣化规律的影响,并采用多因素分析方法建立掺CWCPM混凝土的冻融损伤演化模型。借助微细观测试手段,分析冻融过程中掺CWCPM混凝土微观形貌及孔结构的损伤演化规律,揭示混凝土冻融损伤演化机理。结果表明:随水灰比、冻融循环次数的增加和盐溶液的加入,混凝土冻融损伤破坏程度增加;CWCPM的掺入提高了混凝土的抗冻性能,与基准试件相比,50次冻融循环后,掺30%CWCPM混凝土的单位面积剥蚀量降低27.1%,抗压强度提高6.2%;基于宏观试验结果建立的冻融损伤演化模型可较好地预测混凝土抗冻性能。由混凝土微细观试验结果可知,掺CWCPM混凝土的冻融损伤的实质是其内部微观结构逐渐松散、孔结构逐渐劣化的物理变化过程,是试件内部裂纹、孔隙等缺陷产生、扩展直至破坏的损伤积累过程。     

硫酸盐环境中混凝土的性能研究

以内掺粉煤灰制成的混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对相对动弹性模量,重量损失率的测量,说明掺加粉煤灰的混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;通过对混凝土宏观照片和SEM微观形貌的分析,说明掺加粉煤灰能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH):发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构.     

基于NMR的再生混凝土干湿循环可靠性评估

为了得到干湿循环环境下再生混凝土的损伤规律及可靠度,设计了再生混凝土干湿循环试验,运用核磁共振技术采集不同干湿循环次数下的T_2谱及孔隙度,分析了干湿循环试验下孔隙发展及孔隙度变化,得到了干湿循环环境下再生混凝土损伤规律.以再生混凝土孔隙度作为损伤变量以及退化参数,运用Weibull分布函数建立再生混凝土干湿循环的可靠度函数.研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,再生混凝土中孔隙相互连通发展为更大尺寸的孔隙,再生混凝土孔隙度不断增长,可靠度为80%的再生混凝土干湿循环次数为119.     

镍纳米粉的比表面积测试研究

采用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉末.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌、晶体结构、粒度进行性能表征.依据BET多层吸附原理,采用静态低温氮气等温吸附方法,测试镍纳米粉末在液氮温度(77K)环境下在气体饱和蒸气压力范围内对氮气的吸附量,利用图解法由吸附等温线求出单层吸附容量,由BET吸附公式计算出纳米粉末比表面积为14.23m2/g.     

多因素下地铁混凝土耐久性试验

综合考虑地铁沿线复杂的气候特点和腐蚀环境,在室内设计了考虑紫外线照射、干湿循环、冻融循环、硫酸盐及镁盐腐蚀的大循环试验,对3种水胶比和3种粉煤灰掺量共5种配合比的混凝土进行了耐久性试验,通过试件表观现象、抗压强度值、相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数及考虑质量和动弹性模量的综合损伤评价参数等评价指标,对地铁混凝土耐久性能进行了评价,同时,结合X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了多因素下混凝土损伤劣化机理,结果表明:在室内大循环下混凝土试件发生了复杂的物理化学反应,生成膨胀性产物钙矾石、石膏晶体及无胶结性能的M-S-H,受到温度应力、胀缩应力、膨胀压力及盐结晶压力等复合力的共同作用,整个循环周期内呈现出初期强化、初步劣化及后期加速劣化的侵蚀特点,考虑质量和超声波波速的综合损伤评价指标,能够客观准确地反应混凝土宏观性能和内部微观结构,结果显示,水胶比为0.35,粉煤灰掺量30%的混凝土耐久性最佳。     

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

利用纳米SiO2(Nano-SiO2,NS)可以促进聚合物水泥基材料水化,提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)性能等特点,采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X射线衍射技术(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ相关性能进行研究.结果表明:掺加NS后,大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能,尤其对早期强度提高更为明显.随着NS的掺入,聚合物水泥砂浆干缩率增大,在早期干缩现象更加明显;NS加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H凝胶微观形貌及组成,促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H凝胶的钙硅比.对于ITZ性能,NS掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ形貌变得更加致密,减少了ITZ明显的裂缝和孔洞,并且ITZ水化产物丰富密集,C-S-H凝胶明显增多,显微硬度升高.