改性橡胶颗粒对超高性能混凝土耐久性及抗冲磨性能影响

橡胶颗粒加入到超高性能混凝土(UHPC)中,会使其强度显著下降。通过对橡胶颗粒进行表面改性,研究改性后的橡胶颗粒掺量对UHPC的基本力学性能、耐久性、抗冲磨性能以及抗冲击性能影响。研究结果表明:采用多巴胺盐酸盐溶液对橡胶颗粒进行改性,可以在橡胶颗粒表面引入亲水基-OH和-NH_(2),改善橡胶颗粒与水泥基体之间界面黏结性能,使UHPC的力学性能降低幅度减小,明显提高UHPC抗冲磨性能以及抗冲击性能;在改性橡胶颗粒掺量10%时,UHPC的抗冲磨性能和抗冲击性能分别提高了28.6%和65.2%;与掺未改性橡胶颗粒的UHPC相比,掺入改性橡胶颗粒的UHPC抗氯离子侵蚀能力得到加强。

玄武岩纤维橡胶混凝土的抗冲磨性能

为提高混凝土的抗冲磨性能,研究粒状、针状、粉状橡胶对混凝土抗冲磨性能的影响,在粒状橡胶混凝土基础上掺入玄武岩纤维,研究纤维橡胶复合时混凝土的抗冲磨性能,结合SEM观察微观形貌,并分析其抗冲磨增强机理,运用分形维数表征混凝土磨损过程的形貌变化情况,并讨论分形维数与磨损程度的关系。结果表明:掺入15%的粒状、针状与粉状橡胶时,混凝土的抗冲磨强度分别提高了140.24%、157.96%、83.88%;当玄武岩纤维掺量为0.1%时,粒状橡胶混凝土抗冲磨强度提高了11.63%,纤维和橡胶能在不同层面上发挥作用,共同增强抗冲磨性能;混凝土磨损程度可用分形维数表征,随着时间的增加,混凝土磨损越严重,分形维数越大,得到了分形维数与质量损失率和体积损失率的关系,并建立了曲线方程。

粉煤灰对渠道用混凝土抗冻及抗冲磨性能的影响

新疆北疆地区混凝土渠道冻胀及冲刷磨损严重,渠道用混凝土成本偏高,为合理利用新疆地区粉煤灰资源,保证装配式渠道用混凝土抗冻及抗冲磨性能,本文制备了粉煤灰掺量分别为胶凝材料的0%(质量分数,下同)、10%、20%、30%的混凝土,同时结合装配式混凝土渠道企业生产用配合比,对混凝土进行力学性能、冻融循环、冲刷磨损试验。结果表明:混凝土3、7 d的力学性能随粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为10%的混凝土28 d力学性能最优,达57.8 MPa;混凝土抗冻性能随粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势,粉煤灰掺量为20%的混凝土抗冻性能最佳,与未掺粉煤灰的混凝土相比,粉煤灰掺量为10%、20%的混凝土抗冻性能均有所提升;混凝土抗冲磨性能随粉煤灰掺量增大呈先上升后下降趋势,粉煤灰掺量为10%的混凝土抗冲磨性能最好,与未掺粉煤灰的混凝土相比,其抗冲磨性能提升了约12%,表明粉煤灰对混凝土抗冻及抗冲磨性能有较明显的改善作用。

基于三维形貌的水工混凝土抗冲磨性能评价与预测

用机械探针测绘了水下钢球法试验中混凝土试件(水胶比分别为0.3、0.4、0.5)在不同冲磨时间(24~120 h)下的三维磨蚀形貌,并计算了磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数,在此基础上,用投影寻踪回归(PPR)软件建立了考虑水胶比和冲磨时间的混凝土磨蚀损伤预测模型。结果表明:在水下钢球法试验条件下,混凝土表面形貌与冲磨时间及空间位置有关,可分为损伤区、过渡区和完好区;机械探针法能够较好地表征混凝土的冲磨时变行为;随着冲磨时间的延长,试件的磨蚀深度、磨蚀体积不断增大,分形维数增至2.60左右时逐渐趋于稳定;随着水胶比的增加,试件的磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数均增大;建立的混凝土磨蚀损伤预测模型的计算精度较高,可为实际工程中水工混凝土的抗冲磨性能评价及寿命预测提供参考。

粉煤灰和钢纤维对超高性能混凝土抗冲磨性能的影响

为探明粉煤灰和钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)抗冲磨性能的影响机理,本文采用宏观力学试验、水下抗冲磨试验等测试方法,结合SEM、MIP等微观表征技术,研究了粉煤灰和钢纤维对UHPC工作性能、力学性能、微观结构和抗冲磨性能的影响。结果表明,粉煤灰取代部分水泥使UHPC水化放热峰的出现延缓了约3 h,3 d累计放热量减少了18%,同时显著提高了UHPC的工作性能。粉煤灰的掺入降低了UHPC的早期力学性能,钢纤维的掺入提高了UHPC的抗折强度和抗压强度;蒸汽养护条件下,钢纤维与粉煤灰复掺使UHPC抗折强度和抗压强度分别提高了82%和47%。此外,粉煤灰对UHPC的抗冲磨性能影响很小,而钢纤维提升了UHPC的抗冲磨性能,钢纤维与粉煤灰复掺使UHPC的抗冲磨强度提升了58%。UHPC的抗压强度与抗冲磨强度呈现明显的正相关性。粉煤灰的掺入降低了最可几孔径、孔隙率和毛细孔含量,使基体内部结构更加均匀、密实。

粉煤灰及硅灰对再生粗骨料混凝土抗冲磨性能的影响研究

为探究再生混凝土采用不同再生粗骨料取代率时的抗冲磨性能差异,文中就粉煤灰及硅灰对再生粗骨料混凝土抗冲磨性能的影响进行研究。结果表明,随着再生骨料取代率提高,混凝土抗冲磨性能逐渐降低;硅灰的掺入有助于强化混凝土抗冲磨性能,而粉煤灰的掺入会对其产生不利影响;复掺粉煤灰和硅灰条件下,两者比例不同则混凝土抗冲磨性能所受影响也有不同,其中,掺加5%硅灰和15%粉煤灰时,再生混凝土具有良好抗冲磨性能且高于基准混凝土。

水工混凝土改性后的抗冲磨性能比测

水工混凝土抗冲磨性能可通过添加橡胶颗粒来进行改善,抗冲磨性能主要受橡胶颗粒掺量影响较大,文章采用室内试验对不同橡胶颗粒掺量下水工混凝土的抗冲磨性能进行比测,并对其改进方式进行探讨。结果表明:15%橡胶颗粒掺量下并添加10%浓度的氢氧化钠可明显改善水工混凝土的抗冲磨性能,相比于改性前,其相对抗冲和抗磨强度可平均提高15.2%和25.3%。

冲磨速率和角度对海工混凝土抗冲磨性能的影响

针对海水挟砂浪涌的服役环境,试验研究了冲磨速率及冲磨角度对桥梁墩柱海工混凝土抗冲磨性能的影响,并对不同胶凝材料体系混凝土抗冲磨强度进行了比较.结果表明:冲磨速率和冲磨角度对海工混凝土抗冲磨性能有较大影响.在胶凝材料体系不变的前提下,海工混凝土稳定磨损率随冲磨速率增大逐渐增大,抗冲磨强度随冲磨速率增大逐渐降低;海工混凝土稳定磨损率随冲磨角度增加逐渐增大,当冲磨角度小于60°时,稳定磨损率增加速率较大,超过60°后增加速率趋缓,当冲磨角度为90°时,稳定磨损率最大.在相同强度等级条件下,硅粉对混凝土抗冲磨强度的贡献最大,而矿粉与粉煤灰复掺也显著提高了混凝土的抗冲磨强度.

钢渣替代粗骨料混凝土抗冲磨性能的试验研究及微观分析

为更有效利用大宗废料钢渣,设计并制作15组石状钢渣等体积取代部分粗骨料混凝土试件,试验研究了石状钢渣掺量对混凝土的工作性能、力学性能及抗冲磨性能的影响极其作用机理。结果表明:石状钢渣可以改善混凝土的工作性能;在不同水胶比下,掺石状钢渣混凝土的早期强度均大于基准混凝土,且随着石状钢渣掺量的增加而增大;石状钢渣掺量在30%以内时,混凝土的后期强度随掺量的增加不断增强,石状钢渣掺量大于等于40%时混凝土的后期强度有下降趋势;采用水下钢球法测试混凝土28 d抗冲磨强度,得出掺石状钢渣混凝土的抗冲磨强度比基准混凝土均有不同程度的提高,其随掺量的变化规律与同龄期抗压强度相似。因此,石状钢渣做为混凝土集料时其掺量应控制在30%为宜。

细集料钢渣混凝土的力学性能及抗冲磨性能

利用粒径为0-5mm的钢渣细集料制备混凝土,探讨钢渣细集料掺量对混凝土（C20、C50和C80）力学和抗冲磨性能的影响。结果表明：细颗粒钢渣集料含有一定的孔隙率,当其替代天然砂配制混凝土,能使骨料和水泥石之间界面区域粗糙度增大,甚至出现不同深度的凹凸面,能起到＂锚固＂的作用,尤其以孔径大或贯穿时较为显著。混凝土的抗压强度和抗耐磨强度随着钢渣细集料掺量的增加呈线性增长关系。当钢渣掺量为30%时,细集料钢渣对C20、C50和C80混凝土的增强效应度分别为29.7%、25.1%和23.0%。C80抗冲磨强度的增强效应度约为C50的88.6%。

真空脱水工艺改善混凝土抗冲磨性能试验研究

采用透水模板衬与真空脱水工艺相结合的方法浇注低水灰比混凝土,探讨以中高强度配比的真空成型混凝土达到高强混凝土抗冲磨性能的可行性.试验结果表明:降低水泥的比表面积可提高低水胶比混凝土的真空脱水率,进而提高混凝土抗冲磨性能;采用透水模板衬和真空脱水工艺相结合的方法,可使配制强度为C50的真空成型混凝土抗冲磨性能达到或超出配制强度为C70的非真空高强混凝土,由此可减少单方混凝土胶凝材料用量,有利于减少混凝土的收缩.真空脱水工艺提高混凝土抗冲磨性能的机理在于其明显降低了混凝土孔隙率,靠近表层的混凝土最可几孔径、临界孔径和平均孔径均明显减小,孔结构得到明显优化.

CW弹性环氧砂浆抗冲磨性能及工程应用

环氧砂浆涂层防护是提高水工建筑物抗冲磨性的有效途径之一。为改善普通环氧砂浆的抗冲磨性能,选用高韧性环氧树脂、低放热固化剂、级配填料等原料,制备出CW弹性环氧砂浆。比较了弹性环氧砂浆与其他环氧砂浆的力学性能,采用SEM分析弹性环氧砂浆的结构特点,并介绍了该材料的工程应用实例。研究结果表明:在冲磨72 h后,CW弹性环氧砂浆磨损较普通环氧砂浆降低40.5%,较改性环氧砂浆降低38.4%,抗冲磨强度提高72.4%;冲磨216 h后质量损失率仅为0.08%,216 h抗冲磨强度可达82.05 h/(kg/m 2),远远大于普通环氧砂浆。冲磨前涂层较为光滑平整,冲磨后结构发生形变,出现较多褶皱界面与少量凹坑,但整体仍紧密结合,呈现较为完整的连续相,说明CW弹性环氧砂浆具有较好的抗冲磨性能,能够很好地抵御冲磨破坏。实践证明,CW弹性环氧砂浆在消力池、水垫塘等大流量、高水头建筑物的抗冲磨防护方面表现优异,具有良好的应用前景。

粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨性能的影响

为提高水工建筑物的耐久性,水工建筑物中通常采用抗冲磨混凝土。前人研究发现,HF粉煤灰混凝土试块后期抗压、抗冲磨强度明显提高[1]。在前人研究的基础上,分别研究了不同粉煤灰掺量与不同水胶比对HF粉煤灰混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明:粉煤灰掺量为25%的混凝土试块比粉煤灰掺量为20%的混凝土试块的磨损率小;而且,水胶比越小,混凝土试块的磨损率越大,抗压强度越大。

冻融循环作用下混凝土抗冲磨性能研究

寒冷地区水工构筑物长期承受着河流冲刷及冻融循环的循环作用。两者耦合作用下,混凝土力学性能及耐久性能将出现更大程度的劣化。该文对冻融循环作用下的混凝土抗冲磨性能进行研究,根据理论分析和试验结果,研究了冻融侵蚀作用下混凝土冲磨损伤规律。该文主要研究工作如下:①设计一种新的混凝土冲磨试验方法。考虑引气剂、冻融次数等因素,进行混凝土试件的冻融试验,得到冻融混凝土的动弹模、相对质量和抗压强度变化规律;进行冻融混凝土在不同流速下的冲磨试验。试验表明,混凝土在冻融和冲磨耦合作用下,耐久性退化比单一因素的作用严重2~3倍;②结合混凝土冻融损伤模型和冲磨模型,建立冲磨作用下冻融混凝土的磨蚀率理论模型。该模型计算结果与试验数据有良好的吻合;③建立有限元模型,对我国北方地区混凝土桥墩进行分析,在考虑冻融和冲磨交替作用下,混凝土桥墩表面年均磨蚀厚度在4.7~5.7mm之间。河流流速越大,冲磨程度越高。

粉煤灰混凝土抗冲磨性能试验研究

研究了粉煤灰的特性、作用机理及对混凝土抗冲磨性能的影响,测试了粉煤灰混凝土的抗冲磨强度、抗压强度及抗渗性。结果表明:掺入适量粉煤灰可以显著改善混凝土的抗冲磨性能及抗渗性,在试验条件下,粉煤灰掺量在10%时,对混凝土抗冲磨性能的增强效应最为明显。

胶粒混凝土抗冲磨性能研究

采用混合正交试验设计方法对胶粒混凝土的配合比进行了试验设计,探讨了胶粒掺量、胶粒粒径、水灰比试验因素对胶粒混凝土抗冲磨性能的影响规律,分析了每个因素水平对胶粒混凝土抗冲磨性能的影响及各个水平之间的差异。试验结果表明:胶粒掺量和水灰比是影响胶粒混凝土抗冲磨性能的显著因素,胶粒粒径为不显著因素;与基准混凝土相比,胶粒的掺入可提高混凝土的抗冲耐磨性能。采用多元回归分析的方法,建立了胶粒混凝土抗冲磨性能与水灰比、胶粒掺量、胶粒粒径的经验公式。

粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨性能的影响

为提高水工建筑物的耐久性，水工建筑物中通常采用抗冲磨混凝土。在前人研究的基础上，分别研究了不同粉煤灰掺量与不同水胶比对HF粉煤灰混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明：粉煤灰掺量为25％的混凝土试块比粉煤灰掺量为20％的混凝土试块的磨损率小；而且，水胶比越小，混凝土试块的磨损率越大，抗压强度越大。

纳米CaCO3对混凝土抗冲磨性能影响试验研究

试验研究了不同掺量纳米CaCO3对混凝土力学性能和抗冲磨性能的影响,并通过水化热测试方法研究了纳米CaCO3对混凝土性能影响的机理。试验结果表明,适量的纳米CaCO3可以提升混凝土的力学性能,提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能。当纳米CaCO3的掺量为1.5%时,混凝土抗冲磨强度提高约6倍;纳米CaCO3促进了水泥的水化反应,改善了水泥浆体微观结构,提升了整体的密实性。

橡胶混凝土抗冲磨性能试验研究

为对橡胶混凝土的抗水冲磨性能开展研究,试验分别以C40和C50普通混凝土为基准,将3种不同粒径的橡胶颗粒以6种不同的掺量等体积取代砂配制成橡胶混凝土,研究了橡胶颗粒以及改性剂对混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明:掺加橡胶颗粒后,混凝土强度降低,抗冲磨强度提高9.57倍,且橡胶颗粒掺量越大、粒径越大,橡胶混凝土抗冲磨强度越高,但存在一个最优掺量,推荐15%为最优掺量;改性剂处理橡胶颗粒后,与不处理的相比,在一定程度上提高了橡胶混凝土的抗压强度,更为明显地提高了橡胶混凝土的抗冲磨强度,最大值提高了60%。研究结果为应对水工混凝土的冲磨破坏问题提供一种新材料和新方法。

DPS提升混凝土流道抗冲磨性能作用机制研究

混凝土流道在服役过程中会因高速水流携带固体悬浮颗粒的冲击和磨损作用而出现冲磨破坏,影响流道的过流能力和混凝土结构的长效安全。永凝液(DPS)是一种渗透结晶型材料,可渗入混凝土内部一定深度并填充混凝土内部的毛细孔和微裂隙。开展实验研究DPS在混凝土内部的入渗规律,DPS对混凝土微细观形貌、孔隙结构、表面硬度和冲磨性能的影响特性。试验结果表明DPS可以显著提升混凝土表层的密实性、表面硬度和抗冲磨性能,研究成果可为混凝土流道的抗冲磨设计提供参考。