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。     

冻融损伤对混凝土断裂性能的影响研究

制备水灰比为0.4和0.5的普通混凝土和掺引气剂混凝土,通过冻融循环试验、楔形劈裂试验,及CONSOFT软件逆向分析和拟合,研究了冻融循环损伤对混凝土断裂能及其应变软化的影响。结果表明,100次冻融循环后水灰比为0.4和0.5的普通混凝土相对动弹性模量分别下降30%和55%,而掺加引气剂混凝土几乎无动弹性模量损失;冻融循环后,混凝土断裂能显著下降,水灰比为0.5的普通混凝土100次冻融循环后断裂能损失71%,水灰比0.4时下降超过50%,极大削弱了混凝土的软化韧性;掺加引气剂混凝土具有良好的抗冻能力,虽然断裂能也随冻融次数的增大而降低,但基体内部大量气泡的存在使混凝土弹性变形能力增大,从应变软化性能来看,其抗拉强度较普通混凝土高得多,呈现较好的韧性。     

一种新型引气剂的研制

通过将不同组成的引气剂应用于普通混凝土中,测定其对混凝土含气量和泌水率的影响,从而证明本研究所研制的新型引气剂在混凝土中的适用性,再针对最佳引气剂进行强度和抗冻性的测试.结果表明:通过表面张力、气泡容量和泡沫稳定性以及液膜强度的测定来确定引气剂的最佳组分的合成方法切实可行;当10号引气剂的掺量为0.036%,可使混凝土含气量达到5.1%,混凝土的强度损失小于10%,且经过100次冻融循环后,相对动弹模量为97.14%.综合评价本文所合成的引气剂是一种性能较优值得推广应用的新型引气剂.     

冻融-干湿耦合循环下粉煤灰混凝土损伤度分析

探讨不同掺量的粉煤灰混凝土分别在冻融循环损伤或干湿循环损伤单一因素作用下,以及冻融-干湿循环耦合作用下动弹模量及质量损失率的变化,分析冻融-干湿耦合循环效应与单一因素作用下的损伤关系。在此基础上,建立以动弹模量损失为指标的损伤度的概念,量化研究粉煤灰混凝土在不同的损伤方式下的损伤程度。研究结果表明:当混凝土的动弹模量达到相同的损伤度时,冻融-干湿循环损伤速率最快,是冻融循环的1.21倍,是干湿循环的3.58倍。     

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。     

活性掺合料再生混凝土抗冻性能试验

我国北方地区的混凝土工程是受冻害最严重的地区。采用正交试验法分析矿渣粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯纤维和再生粗骨料对再生混凝土抗冻性的影响规律,即:对比再生混凝土冻融循环次数0、200次的质量损失、相对动弹模量、抗压强度,找出对再生混凝土的相对动弹模量和抗压强度影响最大的因素,并对影响机理进行分析。     

引气剂对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响EI北大核心CSCD

通过称重法研究了引气剂掺量对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响,并借助低场核磁共振和扫描电子显微镜从微观角度讨论了其影响机理.结果表明:在冻融循环作用前,砂浆的毛细吸水性系数随着引气剂掺量的增加而降低,气孔切断了毛细孔的连通性,导致水分传输通道更为曲折;在冻融循环作用后,砂浆试件的吸水曲线均呈现双线性特征;冻融损伤裂纹可以快速吸水并向毛细孔和气孔中传导水分,导致砂浆试件的前期吸水加速,该现象在低引气剂掺量砂浆中更为显著;随着裂纹充水度的提高,砂浆试件的后续吸水主要通过毛细孔及气孔进行,吸水速度下降;砂浆冻融循环前后的毛细吸水性系数与毛细孔体积占比均存在明显的线性相关性.     

高寒环境下掺外加剂水泥混凝土抗冻融性能研究

为揭示冻融作用下,外加剂对机场道面水泥混凝土力学性能的影响规律,结合某机场工程,对5种不同掺外加剂混凝土的力学性能进行了测试,分析了影响掺外加剂混凝土冻融破坏的因素.测定了单轴抗压强度及单轴抗拉强度、动弹模量、质量损伤、冻融循环前后的强度比等方面的试验数据,在分析试验资料的基础上,通过回归分析,建立了混凝土随冻融循环次数变化的强度折减模型和动弹模量折减模型.可对高寒地区机场水泥混凝土道面设计、维护及剩余寿命预测等问题提供参考.     

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.     

冻融与硫酸盐复合侵蚀下粉煤灰混凝土的耐久性研究

通过分析混凝土表观变化形态、抗压强度和相对动弹性模量随冻融循环次数变化的规律,讨论了不同粉煤灰掺量混凝土(0、10%、20%)与5%Na_2SO_4溶液耦合作用下的损伤劣化机理。借助SEM和XRD技术研究了混凝土微观结构和侵蚀产物发展演化规律,并综合热分析技术定量分析了不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻融与硫酸盐复合侵蚀能力的影响。结果表明:在冻融试验终止时,10%、20%粉煤灰掺量混凝土强度损失率分别为60.36%、83.67%,10%粉煤灰掺量相对于20%粉煤灰掺量混凝土具有良好的抗冻性。在冻融循环100次前,混凝土试样相对动弹模量一直处于递增状态。在硫酸盐侵蚀条件下,混凝土中钙矾石含量要多于石膏。在冻融循环50次时,不同粉煤灰掺量混凝土试样中侵蚀产物含量大小排序为:20%粉煤灰未掺粉煤灰10%粉煤灰。     

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。     

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.     

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.     

引气高效减水剂的制备及性能研究

通过对芦苇造纸黑液氧化、接枝磺化合成工艺,研制出具有引气性能的高效减水剂,并对其性能进行了研究。结果表明：减水剂掺量为0.5%时,混凝土减水率为19.2%,泌水率为4.8%,引气量为4.2%,水泥浆2h相对流动度损失20%;混凝土3d、7d、28d抗压强度比分别为132%、148%、137%。     

Influences of mixture composition on properties and freeze–thaw resistance of RCC

The paper reports a series of lab investigations carried out on roller compacted concrete (RCC) mixtures containing a wide range of cement contents (100 and 450 kg/m³). The key objectives were to appreciate the effects of variations in the cement content and air entrainment on basic physical, mechanical properties and freeze–thaw (F–T) resistances of RCC mixtures. The Vebe consistency, moisture–density relations, water absorption, permeable voids, compressive strength, and F–T resistances of comparable mixes were evaluated. Physical and mechanical properties indicated a significant deviation from the behavior shown by conventional concrete. Air entrainment was found to be affecting the strength and F/T durability of the mixes. Further analysis shows wide range applications of RCC in various pavement applications.     

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.     

低吸水率特性轻质高强陶粒配制混凝土的应用研究

本文以高岭土尾矿-煤矸石-粉煤灰烧制的低吸水特性陶粒为骨料,研究不同预湿时间对配制不同强度等级混凝土的坍落度、1h坍落度损失、压力泌水及28d抗压强度的影响。研究表明未经预湿处理的低吸水性陶粒仍会对混凝土产生不利影响,而经过3h预湿浸泡处理的陶粒能配制出各项性能符合要求的高性能陶粒混凝土。     

高性能混凝土火灾条件下抗爆裂性能的研究

采用 15 0mm× 15 0mm× 3 0 0mm的普通混凝土、高性能混凝土及分别掺有聚丙烯纤维、引气剂和二者复合掺加的高性能混凝土 ,在 2 0～ 45 0℃范围内进行高性能混凝土火灾高温下的抗爆裂性能的研究。试验结果表明 ,聚丙烯纤维的加入可以大大提高高性能混凝土的抗爆裂性能 ,单独加入引气剂及复合掺加聚丙烯纤维和引气剂的抗爆裂效果并不理想。回弹试验表明 ,经受火灾高温后的高性能混凝土的残余力学性能呈一空间分布     

再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响

系统测试了再生粗骨料的基本特性，研究了不考虑与考虑再生粗骨料的高吸水特性时再生混凝土的基本性能．结果表明，再生粗骨料的基本性能与天然骨料相比存在一定差异，主要表现为密度低、吸水率大、压碎指标大、坚固性差．不考虑再生粗骨料的吸水特性时，再生混凝土的坍落度偏小，强度低于普通混凝土，且水灰比越大，强度降低越多；考虑再生粗骨料的吸水特性时，再生混凝土可获得与普通混凝土相近的坍落度，强度则较普通混凝土降低更多，但其降低程度随水灰比的增大而减小。     

改善泡沫混凝土吸水性能的研究

为改善泡沫混凝土的吸水性能,对内掺憎水剂F、内掺有机硅和表面刷涂有机硅等3种降低吸水率的方法进行了试验研究。结果表明,掺憎水剂F可显著降低泡沫混凝土的吸水率,内掺有机硅改善吸水性能的效果次之,刷涂有机硅的效果较差。