盐冻作用下水泥路面毛细吸水系数演化及应力状态分析

为探究道面混凝土毛细孔吸水系数与损伤度之间的关系,开展了室内盐冻试验,以冻后混凝土为对象进行毛细吸水试验及力学性能测试,对高寒季冻区在役期水泥路面的路用性能指标控制进行分析。结果表明:混凝土毛细吸水系数与冻融循环次数及损伤度之间均具有较强的非线性关系;外部湿润对道面混凝土的影响深度随盐冻次数的增大而增大,当混凝土损伤度D达到0.13时,湿度影响范围增大20%;相较于抗弯折强度损失,盐冻损伤导致的道面混凝土自身湿度翘曲应力衰减可忽略不计;针对地处高寒季冻区的连续配筋混凝土路面,需重视盐冻损伤导致的湿润区间加剧引发的钢筋锈蚀问题,常规混凝土路面则需着重考虑盐冻对力学性能的影响。

多孔建筑材料毛细吸水系数连续测量的方法

多孔建筑材料中液态水的传递过程对材料的性能有很大的影响,其中毛细吸水系数是表征多孔建筑材料液态水吸收能力的一个关键参数。目前毛细吸水系数常用部分浸渍法测量,但由于无法连续测量等原因,测量结果的精度很低。基于部分浸渍法,设计了一种连续测量方式,并以加气混凝土为研究对象,通过部分浸渍法和连续测试法测量其毛细吸水系数,以期通过比较测试结果来探究新方法的可行性。结果表明,新方法避免了试样频繁取出进行称重的过程,具有精度高,操作简单和可重复性高等优点。

纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明:粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO_(2)掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO_(2)掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO_(2)对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO_(2)掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO_(2)对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系数之间的相关性无显著影响,混凝土抗压强度、劈拉强度以及动弹性模量与毛细吸水系数均呈现负相关性,其中抗压强度与毛细吸水系数相关性最好。

考虑碳化影响的纤维增强再生混凝土吸水特性研究

考虑再生粗骨料取代率与聚丙烯纤维体积率的影响,开展了再生混凝土快速碳化以及碳化后的毛细吸水试验研究。试验结果表明:混凝土碳化深度随着再生粗骨料取代率的增加而增大,随聚丙烯纤维体积率增大呈先下降后上升的趋势,纤维会降低再生混凝土的碳化深度。再生混凝土毛细吸水系数随碳化程度的增加先减小后增大;随再生粗骨料取代率增加而增大;随聚丙烯纤维体积率增加先降低后增大。碳化对再生混凝土初始毛细吸水系数的影响大于后期吸水系数,且混凝土孔隙率越大,碳化对初始吸水系数的影响越显著。最后,建立了考虑碳化影响的再生混凝土初始毛细吸水系数预测模型。

基于微生物矿化的水泥基材料表面防护及裂缝修复

微生物诱导碳酸钙沉淀技术是一种比较新颖、绿色环保的混凝土修复技术。针对混凝土工程裂缝等缺陷,试验研究微生物水泥对混凝土表面及裂缝的修复防护效果。研究表明,试件表面先涂覆菌液再喷洒营养液,经多次修复后,试件表面均被沉积的碳酸钙膜层覆盖,表面裂缝也均被封闭,覆膜层坚硬、致密。试件毛细吸水系数得以大幅降低,降低率达90%以上,修复效果的表征应采用毛细吸水系数及毛细吸水系数降低率综合评价。裂缝中填入石英砂(粉)作为修复基材,经微生物水泥多次注入后抗折强度均得到了不同程度的提高,特别是缝宽3.0 mm试件修复后的抗折强度最高恢复至原基准试件的78%,抗折强度提高了74%,修复效果明显;其他缝宽试件的抗折强度恢复率为60%~68%,提高率为18%~30%,裂缝越宽,修复效果相对越好。

海水海砂砂浆力学与毛细吸水性能及微观结构研究

对不同龄期、水灰比的海水海砂砂浆(SSM)试块开展了抗压、抗折强度测试,通过称重法研究了水灰比、龄期及水温对SSM毛细吸水性能的影响,并基于低场核磁共振技术研究了SSM力学、毛细吸水性能与微观结构的关系,最后将基于多孔介质毛细管吸水模型计算的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径进行了对比分析与讨论。结果表明,SSM前3天强度发展较快,水灰比为0.4的SSM试块养护3 d时的抗压、抗折强度分别为养护28 d时的56.2%、70.3%。当水温从20℃升至40℃时,水灰比为0.4、养护28 d的SSM试件毛细吸水系数增大1.2倍。长期一维吸水过程中,试件单位面积累计毛细吸水量与吸水时间的0.25次幂呈线性关系。随龄期增长,SSM试件孔隙率呈减小趋势。基于毛细管吸水模型得出的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径较为接近。

含有初始饱和度的毛细吸水过程的解析模型研究

建筑围护结构中的液态水传递对建筑能耗及建筑耐久性有着重要影响。准确描述液态水在毛细作用下的自发渗吸过程可以用于评估液态水对建筑体的影响。以典型天然建筑多孔材料Bentheimer砂岩为研究对象,基于理论分析,推导了含有初始饱和度的多孔材料自发渗吸过程的解析模型,并预测了初始含水饱和度为3%~15%下的毛细吸水系数和内部饱和度分布,同时,我们通过标准毛细吸水实验对模拟结果进行验证。实验结果表明,随着初始饱和度的增加,材料的毛细吸水系数从(0.339±0.03) kg/(m^(2)·s^(0.5))降低到(0.253±0.02) kg/(m^(2)·s^(0.5)),与模拟结果吻合。同时,实验测得最终含水饱和度为0.510±0.007,与模型预测结果0.515±0.023相差在1%以内,证明模型具有一定的准确性,可以为建筑热工设计提供指导。

应用于屋面蒸发降温的多孔质材料重复吸水性能实验

测试改性酚醛材料和醋酸纤维材料的重复吸水性数据,并通过改造原有的浸润吸水装置,实测改性酚醛材料和醋酸纤维材料在单面接触水源状态下的重复浸润的吸水特性曲线.根据前人的相关研究模型,计算两种材料实际的毛细吸水系数曲线并进行评价.结果表明:两种材料初次进行浸润后,吸水性能降低比例均在25%左右;改性酚醛材料快速吸水阶段会维持1 min左右,而醋酸纤维材料快速吸水阶段会维持10 s左右;两种材料实际应用于被动蒸发降温技术时仍需增强重复吸水性能.

水泥石表面微生物沉积碳酸钙覆膜的不同工艺

自然界中某些微生物可以通过其自身生命活动的不断精确重复在石材表面矿化覆膜。选用了一种碳酸盐矿化菌,在实验室内人为加速模拟这一微生物矿化过程,7d内可在水泥石表面沉积出碳酸钙膜,与基材结合紧密。通过浸泡、喷涂、固载涂刷等多种工艺进行了微生物覆膜,并对覆膜层进行扫描电镜分析、厚度测量、以及覆膜后试件毛细吸水系数的对比结果发现:通过微环境的供给与优化,可以简化覆膜工艺,尤其以海藻酸钠或琼脂作为载体涂刷覆膜,其相比于喷涂法更能使菌株附着于水泥石表面生长,并在较长时间内保护菌株细胞内的酶活性。水泥石试件覆膜后毛细吸水系数可降低近90%,防护效果显著。

有机硅防水剂对氯盐侵蚀混凝土的防护效果研究

用有机硅防水剂对混凝土进行表面处理能显著提高混凝土结构的防水性和防腐性,阻止或延缓混凝土劣化,从而提高混凝土的耐久性。不同防水剂具有不同的防水效果。采用硅烷溶液毛细吸收1 h、硅烷凝胶400 g/m2、硅烷乳液400 g/m2对氯盐侵蚀的混凝土进行防水处理,通过毛细吸水试验比较其防水效果。结果表明:在硅烷溶液毛细吸收1 h、硅烷凝胶400 g/m2、硅烷乳液400 g/m2这一给定用量的条件下,硅烷凝胶获得的防水效果优于其它两种。

内掺金属皂类防水剂对混凝土防水和抗氯离子效果研究

通过抗压强度、毛细吸水系数、氯离子侵入以及混凝土内部硬脂酸盐含量等指标对金属皂类防水剂的防护效果进行研究。结果表明,金属皂防水剂硬脂酸盐具有较高的防水性能,掺量宜在0.1%～1.0%;内掺金属皂防水剂能够降低混凝土的毛细吸水系数64%以上;同类型金属皂防水剂相对比,掺量为1.0%的混凝土比掺量为0.5%的混凝土氯离子渗透量要小,从而有较强的抵抗氯离子侵蚀的能力。

不同湿度条件下混凝土防水处理的有效性研究

表面防水处理通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质侵入,从而延迟混凝土劣化,提高混凝土的耐久性。为了揭示对既有混凝土结构进行耐久性修复时,有机硅防水处理技术的可行性,对2种不同湿度条件下的混凝土进行了防水处理,通过比较毛细吸水系数的变化,发现有机硅表面防水处理的防水效果随湿度的增加而降低。

掺粉煤灰再生混凝土吸湿过程与预测模型研究

开展了再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和再生粗骨料初始含水率对再生混凝土吸湿过程影响的试验研究.结果表明:再生粗骨料取代率为25%的混凝土毛细吸水系数和湿度响应速率均为最小,取代率为0%、50%、75%、100%的混凝土毛细吸水系数和湿度响应速率依次增大;粉煤灰掺量为10%的混凝土毛细吸水系数和湿度响应速率均为最小,掺量为0%、20%、30%的混凝土毛细吸水系数和湿度响应速率依次增大;混凝土的毛细吸水系数和湿度响应速率均随再生粗骨料初始含水率的增大而增大;在湿度响应过程的早期,3种影响因素对混凝土湿度响应的影响更大,随着湿度响应的进行,该影响逐渐减小,且随着粉煤灰掺量和再生粗骨料初始含水率的增大,不同时段的混凝土湿度响应速率差距增大.基于混凝土传质过程的基本理论,利用试验数据计算出不同试验条件下再生混凝土的湿气扩散系数,进而建立了再生混凝土湿度响应的预测模型.

有机硅防水剂修复冻融损伤混凝土的耐久性试验研究

对不同冻融损伤下的混凝土试件采用有机硅防水剂进行表面防水处理,通过对比不同有机硅防水剂用量下混凝土试件的毛细吸水试验、氯离子自由扩散试验,研究冻融损伤修复后混凝土的耐久性。结果表明,对比空白混凝土试件,采用有机硅防水剂修复的冻融损伤混凝土试件,其毛细吸水系数和氯离子侵入含量大大降低,具有良好的抗渗透性和耐久性能。

微生物矿化修复混凝土表面缺陷的现场试验

利用混凝土表面对微生物菌体的吸附特性富集菌体,最终在混凝土表面沉积得到致密碳酸钙覆膜层,达到对混凝土表面的修复防护。通过毛细吸水系数测试、修复层界面黏结强度测试、取芯观察、微观检测等方法对微生物水泥修复防护效果进行了综合评价,并给出了修复效果的表征方法及指标。试验研究表明,采用高倍浓缩菌液多次涂覆后,混凝土表面及裂缝均已被沉积的碳酸钙全部覆盖,覆膜层较厚,坚硬、密实。修复后混凝土表面毛细吸水系数明显降低,降低率可达90%以上,修复防护效果显著。经测试,修复层厚度在0.3mm以上,修复层界面黏结强度最高达2.19MPa。可见,微生物水泥适用于混凝土表面及微裂缝(缝宽小于0.2mm)的修复防护,修复效果可采用毛细吸水系数和修复层界面黏结强度表征。

利用微生物诱导碳酸钙沉淀技术修复混凝土表面缺陷的研究

随着现代混凝土技术与我国经济的快速持续发展,混凝土的用量也越来越多,那么随之而来的后期钢筋混凝土结构的维护、修补等问题也日益突出。为了研究微生物诱导碳酸钙沉淀技术对混凝土表面缺陷的修复效果,文章主要选用了喷涂覆膜法,在3种不同的粗糙度和3种不同的覆膜角度下,通过质量变化、毛细吸水系数变化、莱卡显微镜扫描观测3种方法,分别从宏观和微观上分析不同粗糙度和覆膜角度对其修复效果的影响。通过研究表明:最好的修复效果是三级粗糙度,覆膜角度为0°的情况下,质量增加达到了15g,毛细吸水系数降低达到了87.17%,莱卡显微镜表面轮廓减小值达到了5.38mm。质量增加和毛细吸水系数的降低会随着粗糙度的减小和覆膜角度的加大而变小。

用吸水法评估砖孔结构的试验研究

介绍了孔结构对砖的强度、保温、干燥收缩以及抗渗等性能的影响,列举出了目前应用较为广泛的几种孔结构测量方法并指出了各自的局限性.基于毛细吸水动力学原理,推导出毛细孔单位面积吸水率W(t)与槡t之间的关系,得到了毛细吸水系数S与平均孔半径以及孔隙率之间的关系,进而得到平均孔半径以及孔隙率与毛细吸水系数S之间的函数关系式,借此提出吸水法测砖的平均孔半径的试验方法.通过对烧结页岩砖、蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的吸水试验,结合得到的函数关系式,计算出了3种材料的平均孔半径,为研究砖的物理力学性能提供了建议的试验方法.

多孔性混凝土砌块抗冻指标试验研究

多孔性混凝土砌块标准通常采用抗冻等级、质量损失率和强度损失率来表征材料的抗冻性能,显然超出了材料标准的范畴。通过蒸压加气混凝土砌块和陶粒泡沫混凝土砌块的毛细吸水试验,采用毛细吸水动力学分析了不同孔半径毛细孔吸水规律,得到了影响多孔性混凝土冻融破坏的毛细吸水系数。冻融试验结果表明,多孔性混凝土砌块第二阶段吸水对抗冻性能影响最大,冻融后的质量损失和强度损失与第二阶段毛细吸水系数成正比。提出了多孔性混凝土砌块的抗冻指标,该指标与毛细吸水系数成正比,与抗压强度的平方根成反比。根据我国现行标准对多孔性混凝土砌块抗冻要求和抗冻指标的对比分析,严寒地区的最低强度等级要求偏低,夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的最低强度等级要求偏高,为我国应用标准修订提供了参考。