重水在水泥基材料中的侵入特性

通过中子透射技术,研究了重水(D2O)在典型水泥基材料中的侵入特点及其与普通水迁移之间的相互关系。结果表明:中子成像技术能够实现重水向水泥基体侵入过程的可视化追踪;重水侵入后未与基体内原有水分(H2O)互溶,反而压迫普通水,使之在基体内部积聚并形成中子成像可追踪的水分聚集区,产生重水对普通水的"驱逐"现象;由重水侵入和水分挤出引起的中子透射率变化则沿深度方向先后呈曲线下降和上升趋势。     

中子照相技术及其在混凝土材料研究中的应用

介绍了中子照相技术的原理和基本装置,并将其应用于混凝土材料的检测和研究中.结果表明:中子照相能够直观地检测钢筋混凝土内部的裂缝发展情况,并能实现对混凝土中水分侵入过程的可视化研究.在成像数据的基础上,对传统的水分侵入模型进行了修正,认为在水分侵入的初始阶段,水渗透系数为常数;吸水超过4 h后,渗透系数则按指数函数衰减.     

微裂缝钢混构件水分侵入的成像与定量表征

通过三点弯曲施荷,对C30和C50钢筋混凝土构件诱导了宽度为20~88μm不等的微裂缝,然后采用中子透射技术对微裂缝钢混构件中的水分侵入过程进行了可视化成像探测,并对侵入过程中水分的空间分布进行了定量表征.结果表明,即使C30和C50混凝土的微裂缝仅为20μm,也为水分的侵入提供了畅通通道;水分在短时间内即快速充满裂缝,继而在水平方向上沿裂缝两侧、在垂直方向上超越裂缝末端侵入水泥基体;C30混凝土裂缝宽度为82μm(与混凝土保护层厚度比值为0.39%)时,受拉钢筋与水泥基体界面存在较明显的水分侵入,但其含量较低;水分侵入含量在微裂缝处最高,并以此为中心向裂缝两侧呈对称状逐渐降低.     

高韧性PVA-SHCC多缝开裂后吸水特性研究

制备了高韧性PVA-SHCC(聚乙烯醇-应变硬化水泥基复合材料)试件,通过吸水试验和中子成像试验,研究了未开裂和直拉多缝开裂情况下SHCC的吸水特性.结果表明:中子成像能够对无裂缝和多缝开裂SHCC试件的吸水过程进行可视化追踪和定量分析计算;SHCC在无裂缝时吸水很少,中子成像无肉眼可见的水分前锋;多缝开裂后,能够清晰探测到水分沿80～140μm的裂缝迅速侵入材料内部,并通过遭横向拉拔破坏的纤维与水泥基体界面而充满裂缝区;在这种情况下,应从耐久性角度限制SHCC多重裂缝宽度.     

采用中子照相观测无裂缝和带裂缝混凝土的水分侵入

钢筋混凝土结构的使用寿命在很大程度上取决于混凝土材料本身的质量、保护层厚度、侵蚀环境等.水和溶解于水中的有害离子能够通过混凝土孔隙的毛细吸附、扩散或两者的复合作用侵入到混凝土内部.两者复合作用的机理非常复杂,无法通过简单的模型进行描述,因此,目前对侵蚀环境下钢筋混凝土结构的使用寿命预测方法还不完全成熟.成功采用了一种有力的检测方法———中子照相,来观测水分在多孔混凝土中的运动过程,试验结果为今后建立可靠的寿命预测模型提供了坚实的试验基础.在介绍中子照相基本原理的基础上,对无裂缝和带裂缝混凝土的毛细吸水过程进行了实时中子成像.水分在钢筋与混凝土的界面处以及在裂缝前方的断裂区内部的运动过程尤为特殊.首次就水分的侵入过程进行了详细的可视化研究,试验结果有助于进一步更好地理解钢筋混凝土的劣化机理,寻求提高混凝土耐久性的措施.     

硅烷改性混凝土防水和抗氯离子性能试验研究

通过中子成像试验、吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究无裂缝和带裂缝情况下硅烷改性混凝土的防水和抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,中子成像能够清晰观测未掺硅烷试件的快速吸水过程,而掺加硅烷后在毛细孔隙壁上形成的憎水膜能够有效抑制液态水分侵入,中子成像观测不到肉眼可见的水分前锋,吸水量降为未掺硅烷时的13%,显示出良好的防水性能。硅烷在水泥基体中的水解缩合反应并不堵塞毛细孔隙,保持"可呼吸性"。未改性试件一旦开裂,水在瞬间充满裂缝继而向裂缝两侧入侵,而硅烷改性试件即使开裂宽度达0.3mm,也无明显水分运动,裂缝在0.1mm～0.4mm扩展时不削弱其整体防水效果。良好的防水性能决定了硅烷改性混凝土无论是在无裂缝还是带裂缝情况下都具有良好的抗氯离子侵蚀能力。掺加硅烷改性是提高混凝土材料防水和抗氯离子侵蚀能力,进而提高其耐久性的有效途径。     

混凝土构件中钢筋锈蚀的中子断层扫描成像

制备了小型混凝土构件,通过三点弯曲诱导裂缝和氯盐溶液干湿循环加速其中钢筋锈蚀,采用自然电位法监测钢筋的腐蚀电位,并采用中子断层扫描成像技术对钢筋锈蚀产物分布进行了分析.结果表明:钢筋混凝土构件经过85次氯盐溶液干湿循环后,采用中子断层扫描成像技术对其进行三维扫描成像,可直观呈现钢筋锈蚀产物分布状况;钢筋锈蚀产物集中分布于裂缝断面钢筋与基体界面的底部区域,并沿界面逐渐向外扩展,符合氯盐诱导钢筋锈蚀的坑蚀规律.这为研究混凝土结构中钢筋的锈蚀机理提供了一种新的试验方法.     

高延性纤维混凝土抗压性能试验研究

高延性纤维混凝土(ECC)具有应变硬化和多裂缝开展性能,能明显改善混凝土结构的抗裂性能和耐损伤能力。通过对9组不同配比的高延性纤维混凝土的抗压性能进行试验研究,并与砂浆基体和混凝土进行比较,得出以下结论:1)高延性纤维混凝土试块受压破坏过程中表现出良好的抗压韧性,与普通混凝土和砂浆基体的破坏明显不同;2)第2次加载时,裂缝截面处的纤维承担了大部分拉力,纤维受拉和拔出过程中试块内部形成多而细密的裂缝,使材料在破坏过程中逐渐释放能量;3)在保证纤维分散性和拌合物流动性的情况下,水胶比越低,抗压强度越高,粉煤灰掺量增大可以改善纤维和基体的界面特性、提高材料的延性;4)高延性纤维混凝土的第2次抗压强度与第1次抗压强度接近,受损后强度在一定程度上仍继续保持增长,其耐损伤能力明显优于普通混凝土。     

高性能混凝土干燥收缩规律研究

收缩是非荷载作用下引起混凝土裂缝最常见的因素。水泥混凝土收缩是因内部水分迁移和水化消耗水分,其收缩率与水分损失率不是直接线性关系。对高性能混凝土的试验方法、配合比及其收缩特性进行研究,并提出了收缩模型。     

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.     

楔入劈拉试验下钢纤维混凝土断裂试验研究

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料,在混凝土中加入钢纤维制成钢纤维混凝土,这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻止钢纤维内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成,显著的提高了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击和抗疲劳性能等。     

杂散电流对地下结构混凝土中氯离子传输过程的影响

为了研究杂散电流对地下结构混凝土中氯离子传输性能的影响,进行了四种不同杂散电流强度下C55双掺(粉煤灰和矿渣)混凝土试件在氯盐溶液中的腐蚀试验。结果表明:存在杂散电流情况下,混凝土内氯离子传输以电迁移为主,且不均匀电场中侵入氯离子浓度分布与电场强度分布相关;杂散电流强度越大,侵入混凝土中的氯离子含量越多,氯离子含量越高,反应生成了更多的Friedel盐;杂散电流能够显著降低水泥材料对氯离子的结合能力,其作用在于削弱了混凝土对氯离子的物理吸附作用,使得部分结合状态的氯离子转变为自由氯离子。     

水分与氯离子在再生混凝土中的迁移规律

采用毛细吸盐方法对水分及氯离子在再生混凝土中的迁移展开了研究。研究了不同取代率、不同氯盐浓度下再生混凝土的水分和氯离子的侵入规律,分析了毛细吸盐条件下水分和氯离子传输关系。结果表明,氯离子与水分的传输在再生混凝土中也呈现非同步性;再生粗骨料取代率大的试件中的水侵入深度约为氯离子侵入深度的3倍;在毛细吸附初期,二者渗透呈现近似线性相关关系。     

混凝土减缩型外加剂试验研究

混凝土的干缩由水泥石的收缩引起,收缩裂缝主要出现在砂浆组分,为混凝土内部水分向外部挥发而产生。本文研制混凝土减缩型外加剂,通过降低液相表面张力,减缓蒸发,降低毛细管附加压力,有效控制混凝土及砂浆收缩率。并采用共混掺入使用方式,依据相关标准对其在水泥砂浆、混凝土中的实际使用效果进行评价试验研究。     

谈混凝土工程中收缩裂缝原因及防治措施

1收缩裂缝的原因 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。     

水迁移对水泥基材料徐变的影响

通过自制的试验装置测试混凝土和砂浆的内部相对湿度、水分质量损失和徐变,研究了掺加不同外加剂和矿物掺合料的水泥基材料中水迁移对徐变的影响。结果表明,不同减水剂和复合功能组分对混凝土内部相对湿度和徐变度有不同影响;不同细度石英砂粉对掺有硅灰的水泥基材料的内部相对湿度或水分质量损失以及徐变度有较大影响;加载状态并未引起水泥基材料内部相对湿度或水分质量损失的变化;水泥基材料内部相对湿度或水分质量损失结果与其徐变度之间没有对应关系。     

超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响

由于混凝土具有多孔特性易吸收水分,导致其抗冻耐久性较差。采用新型超疏水材料涂层可以改善混凝土的冻融破坏,提高其抗冻性能。采用水解缩合反应制备了纳米SiO_2颗粒,通过氟硅烷氟化法得到了超疏水溶液。随后通过水冻试验和盐冻试验测试了超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响。结果表明,超疏水材料涂层可以提升混凝土表面抗冻能力,防止水分向混凝土内部侵入,但不适用于未引气混凝土。因此,应对混凝土同时进行引气与超疏水涂层处理,以改善其内部孔隙结构,提升表面的疏水性能和抗冻性能。     

微波法在屋面板内部湿度检测中的应用研究

微波法检测结构构件的湿度是一种新型的检测技术。由于结构构件内部的水分以自由水和结合水的形式存在,水的介电常数和其他结构材料的介电常数相差较大,混凝土内部湿度的不同必然会对其介电常数的变化有着很大的影响。因而利用水分在微波电场作用下的介电效应,可以检测出结构构件的内部湿度分布情况。通过对微波法测试原理的研究,对其测试技术和方法进行阐述,并将该技术应用到实际工程中;在大量的湿度测试数据的基础上,通过专业的数据分析软件对不同深度处的湿度情况进行成像,可以直观的反映出混凝土内部湿度的分布情况。     

高效多功能养护剂的研究与应用

一种新型高效多功能混凝土养护剂的研发,喷涂该剂后可有效阻止混凝土中的水分向外蒸发,达到自养增强的作用.同时,通过表面渗透作用在混凝土中形成防水屏障,使外部水分、氨离子难以侵入到混凝土中,使混凝土在使用过程中受到保护,延长使用寿命,通过工程实践,进一步验证了多功能养护剂的作用.     

混凝土内部质量的截面检测试验研究

为研究混凝土内部质量的截面检测方法,采用ZBL-U510非金属超声检测仪,对3个预埋缺陷的混凝土试件进行环测法超声检测试验。运用截面测线图对混凝土截面内部缺陷进行深入分析。通过计算混凝土截面网格测线平均声速值,并绘制等值线图,可初步定性分析混凝土内部质量状况。基于截面解析成像原理,以截面网格测线平均声速作为解析初始值,采用ART迭代算法,绘制超声声速等值线图,对混凝土截面的内部质量进行成像。应用统计法对异常声速进行判定,并对图像进行归一化处理,从而识别混凝土内部质量缺陷。结果表明：通过截面测线图测线颜色分布,可以分析出混凝土截面质量分布情况;通过判定并剔除异常测线,能够对有明显缺陷的混凝土进行识别。基于截面解析成像方法,普通超声检测仪可以完成对混凝土内部质量检测的成像分析,绘制的声速等值线图能够以图像的方式定量展现混凝土截面内部质量分布情况,可以识别混凝土内部缺陷。