低负温养护下混凝土导热系数试验研究

以青藏高原的冻土地区的钻孔灌注桩工程为研究背景,采用热流法导热仪,基于稳态法测试低负温恒温养护下不同龄期时处于非饱和状态混凝土的导热系数,分析了不同养护温度、养护龄期和水灰比对混凝土导热系数的影响。研究结果表明:混凝土导热系数与水灰比和养护温度均呈负相关,且养护温度对混凝土导热系数的影响最大。其次是养护龄期,随着养护龄期的增加,混凝土的导热系数呈下降趋势,养护初期导热系数的下降幅度大于养护后期。

不同养护温度下早龄期混凝土导热系数试验研究

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护温度下混凝土各龄期的含水率与孔隙率。结果表明:混凝土的含水率与孔隙率随龄期增大逐渐减小,抗压强度随龄期增大逐渐增大,导热系数与龄期和养护温度呈现负相关。

石粉掺量及养护温度对机制砂混凝土性能影响研究

以机制砂混凝土试块为试验对象,分别掺入5%、10%、15%的石粉掺量,观测其在不同养护温度下的抗压强度和孔径分布,研究石粉掺量及养护温度对混凝土强度和微观结构的影响。为更直观反映其对混凝土微观影响,采用核磁共振设备对不同掺量的混凝土试块进行测试。试验结果表明:在同一龄期时,3种石粉掺量中10%石粉掺量的混凝土抗压强度最高,同时10%石粉掺量混凝土的总孔隙率更低,最可几孔径左移,优于其他两种石粉掺量的混凝土孔径分布;相同龄期,负温养护较标准养护孔结构劣化明显,大孔较多,曲线首峰峰值较高。从机理上分析,石粉颗粒较小,促进流动性以及和易性,同时微集料作用,优化孔隙。负温养护温度接近水的冰点,水的黏滞性增大,减慢了水化速率,导致混凝土强度降低,孔隙劣化。

基于颗粒流对混凝土尺寸效应下的抗压裂缝分析

基于颗粒流(PFC)的Fish语言编写了二维颗粒流程序,构建了二维混凝土细观模型,采用标定后的PB模型参数,对不同尺寸混凝土的破坏裂纹演化和破坏机理进行分析。模拟结果表明:混凝土单轴抗压破坏是水泥砂浆界面以及骨料与水泥砂浆交界面裂纹扩张和演化造成的;不同的尺寸以及随机骨料的分布会对混凝土的峰值应力和破坏模式有一定的影响;单轴抗压试件内的裂纹起始于水泥砂浆界面,随后以骨料与水泥砂浆的交界面为主开始延伸,并随着载荷增加向混凝土内部发展,到90%峰值抗压强度后,裂纹的延伸速度和增加速度进入突增阶段,主裂纹和水泥砂浆界面的次生裂纹相互作用,呈现出贯穿状,使混凝土试件破坏;随混凝土尺寸的增大和骨料数量增加,裂缝数量增加,且随混凝土尺寸的减小,裂纹突增的速度与数量比例更大。

养护温度与引气剂对等强度混凝土强度与孔隙结构研究

为研究养护温度和引气剂对等强度混凝土抗压强度和孔隙结构的变化规律,利用核磁共振试验(NMR)、压汞试验(MIP)等对标准养护和-3℃养护下混凝土试块进行测试。研究表明:-3℃养护引气混凝土在35 d龄期可以达到等强度,引气剂对混凝土达到等强度时间无明显影响;随着引气剂掺量的增加,孔隙率增大,孔隙结构发生劣化,混凝土试块抗压强度呈下降趋势;引气剂的加入使得-3℃养护混凝土与标准养护混凝土的孔隙结构逐渐出现差异,宏观上“等强度”,微观上不“等孔隙结构”。

50℃蒸汽养护下外掺粉煤灰对混凝土物理力学性能的影响

为研究50℃蒸汽养护下外掺粉煤灰对机制砂混凝土物理力学性能影响,采用XRD,HLD-08A,NMR,动弹性模量等对蒸汽养护环境下不同粉煤灰掺量的混凝土试块的物理力学性能,物相和孔结构进行研究。试验结果表明:50℃蒸汽养护24 h会快速提升混凝土早期强度。当胶凝材料中粉煤灰的密度增加,混凝土的黏聚性增大。混凝土在蒸汽养护阶段强度受到抑制,蒸汽养护后的标准养护阶段强度高,XRD图谱中Ca(OH)2相对衍射峰值降低,混凝土试块的总孔隙率降低,多害孔(>200 nm)和有害孔(100~200 nm)得到优化,孔隙填充更密实,物理力学性能提高。粉煤灰和水泥含量为3∶7时为粉煤灰临界掺量,此时混凝土的各种物理力学性能不会进一步得到改善和提高,孔隙填充基本为次密实状态,流动性变差。综合考虑50℃蒸汽养护下水泥和粉煤灰密度为8∶2时混凝土物理力学性能更优。

恒定负温养护下复合胶凝材料的水化程度研究

为研究水泥-矿粉复合胶凝材料在恒定负温养护环境下的水化程度规律,采用10%、20%、30%的矿粉等量替代硅酸盐水泥,在-5、-10℃负温环境下恒定养护,进行复合胶凝材料在各个龄期的水化热测定、物相分析和热重分析,计算了各龄期的水化程度,并用CEMHYD 3D模型进行水化模拟用以与试验数据相互对比、验证。结果表明:在恒定负温养护条件下,掺入矿粉可以提高复合胶凝材料水化前期的水化程度,对应于不同的养护温度,矿粉掺量存在相应的最优掺量;CEMHYD 3D模型可以较好得模拟负温养护条件下复合胶凝材料的水化进程,但对矿粉水化反应的模拟有些许偏差。

基于GM(1,1)模型对-3℃养护和标准养护混凝土强度的灰色预测

研究混凝土在负温和标准养护下的抗压强度增长规律,可有效降低负温养护造成的混凝土早期冻害并为负温混凝土在高寒高海拔地区的施工提供理论和参考依据。采用灰色系统理论方法,分别对0.38水灰比的负温养护(-3℃)和标准养护下混凝土的强度增长规律进行灰色GM(1,1)建模,并给出了建立负温养护(-3℃)和标准养护的混凝土强度增长预测模型的基本方法。通过试验得出的结果进行对比,得出标准养护和负温养护(-3℃)的灰色预测模型的精度均为“优”,并验证了灰色预测模型GM(1,1)对预测混凝土强度增长规律有着可行、有效及精度高的优点。

低气压养护对水泥净浆性能的影响

高原气候环境下基础设施结构混凝土材料强度、耐久性所面临的问题逐渐凸显,研究高原气候环境对混凝土性能的影响具有重要意义。通过低气压试验箱模拟95.0、70.7、57.6、47.0和38.7 kPa气压环境,测试了不同养护气压下水泥净浆的抗压强度、孔结构和物相组成。结果表明,在同一龄期时,随着养护气压的降低,水泥净浆的抗压强度逐渐降低,孔隙率逐渐增加,最可几孔径逐渐增大,过渡孔比例减小,毛细孔和大孔的比例增加,水化产物中的Ca(OH)_(2)逐渐减少。此外,本文还分析了水泥净浆抗压强度与孔结构的关系,基于水泥净浆孔结构参数,建立了水泥净浆抗压强度预测模型。

低压对水泥净浆力学特性的影响

水泥净浆是利用水泥和水拌和均匀后而成具有流动度好,不泌水,收缩率小,且具有一定的可塑性,硬化后强度稳定的混合物。通过在温度5℃的不同气压下(38.7、47、57.6、70.7、95 kPa),以及水灰比为0.31的情况下在1、3、7、14、21、28 d的抗压强度测试,将试块放进低温低压养护箱并在恒温下控制气压来研究水泥的抗压强度。结果表明:在恒温和水灰比不变的条件下,水泥净浆抗压强度养护的气压强度越高,其抗压强度也随之升高并趋向于定值。其孔隙率和含水率受到随气压的影响,随气压的升高加速了水化速率,使得含水率和孔隙率降低。

高海拔地区水泥水化特性研究

主要以水泥为研究对象,分别放入38.7、47、57.6、70.7、101 kPa的养护气压环境,模拟水泥浆体在高海拔地区的环境,通过观测水泥的含水率、孔隙率变化,研究水泥浆体内部孔结构发展,最后通过净浆抗压强度试验加以验证。结果表明:低压会阻碍水泥浆体内部凝胶孔的发展,低气压较常压,水泥的含水率、孔隙率变化缓慢;14 d之后,水泥的强度增长、孔径发展速度变缓;低压使净浆内部自由水减少,内部孔径发展不充分,导致低压净浆的强度增长比常压环境下的净浆缓慢,28 d时很少能达到设计强度。

频率法测试系杆拱桥吊杆索力影响因素研究

建立考虑吊杆轴向力影响的振动微分方程,对边界条件及吊杆计算长度两影响因素进行研究。基于频率法测试系杆拱桥吊杆索力原理,引入吊杆计算长度修正系数概念,将吊杆两端复杂的边界条件动力等效成两端铰接,并拟合出吊杆计算长度修正系数计算公式。将该式用于实桥吊杆索力测试,计算精度较高,满足工程要求。

基于成熟度理论的低温养护混凝土强度预测模型

本文利用成熟度理论计算了标养(20℃)和低温(3℃)养护条件下混凝土的成熟度,分析了低温对混凝土强度增长的影响,研究了不同水灰比对低温养护混凝土强度预测模型的影响规律。分别利用指数函数模型、双曲函数模型、对数函数模型建立了标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系,拟合了各个模型的参数,对比了不同模型之间拟合的准确性,其中利用指数函数模型、双曲函数模型表示标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系可以达到很高的拟合精度。根据获得的抗压强度—成熟度模型来预测低温(3℃)养护条件下不同成熟度时的混凝土强度,并与实测值进行了比较,两个函数对混凝土前期强度预测准确性较差而对后期强度预测较准确。

-3℃养护下等强度混凝土强度增长的影响因素

为研究冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土在低、负温养护环境下强度增长规律,各因素对混凝土在-3℃养护下达到等强度过程中对强度增长的影响,负温养护条件下等强度混凝土宏观结构与微观结构之间的关系;综合考虑水胶比、含气量、矿物掺合料等因素设计混凝土配合比,在标养(20℃)和恒定负温(-3℃)下养护混凝土试件并测试不同龄期混凝土抗压强度,同时测试-3℃下养护达到等强度混凝土的孔隙特征.结果表明:水胶比对-3℃养护下混凝土各自达到等强度的时间影响不是很明显;矿物掺合料和含气量都会影响-3℃养护下混凝土达到等强度的养护时间,且含气量对混凝土强度的影响程度要大于矿物掺合料;通过延长养护龄期达到等强度的混凝土,宏观上的"等强度",并没有达到微观上的"等孔结构".

养护温度对矿物掺合料活性指数影响的试验研究

试验测试了标养(20℃)及低、负温(10℃、5℃、-3℃)养护条件下粉煤灰和矿粉的绝对活性值和相对活性值,分析了养护温度对粉煤灰和矿粉活性指数的影响规律。结果表明:粉煤灰的绝对活性值在7 d龄期之前随着养护温度的降低逐渐减小,7 d龄期之后,随着养护温度的降低先增大后减小;矿粉的绝对活性值在3 d龄期之前随着养护温度的降低逐渐减小,3 d龄期之后,随着养护温度的降低先增大后减小。随着龄期的增长,粉煤灰的绝对活性值在标养条件下变化不大,在低、负温养护下逐渐增大,矿粉的绝对活性值随着龄期的增长逐渐增大。在同一龄期时,随着温度的降低,粉煤灰和矿粉的相对活性值逐渐减小;随着龄期的增长,粉煤灰的相对活性值在标养条件下变化不大,在低、负温下养护时逐渐增大;矿粉的相对活性值会随着龄期增长逐渐增大。

-3℃养护下考虑矿物掺合料影响的水泥水化程度计算模型

针对多年冻土地区工程施工时混凝土养护的问题,采用10%、20%、30%的矿粉和粉煤灰替代量等量替代水泥,测试了-3℃恒温养护条件下0.38水胶比水泥浆体在各个龄期的水泥水化热,计算了水泥水化程度;分析了龄期及矿物掺合料对水泥水化程度的影响规律,建立了综合考虑龄期和矿物掺合料替代量的水泥水化程度计算模型.结果表明:-3℃恒温养护下,矿物掺合料等量替代水泥,水泥浆体的水化程度会降低,粉煤灰降低水化程度的值要比矿粉高;在相同矿物掺合料替代量下,随着龄期的增长,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐减弱;同一龄期时,随着矿物掺合料的增加,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐增强;利用建立的模型计算了分别掺入15%矿粉和粉煤灰的水泥水化程度,与实测值相比,计算值偏离值较少,预测精度较高。

并置梁横向加固运营后剩余有效预应力研究

并置梁横向预应力加固所用钢绞线长度较短,索力受两端约束形式及抗弯刚度等因素影响较大。通过室内试验,对3种不同索长钢绞线在不同张拉力下的索力进行测试,研究索在张紧弦模型、考虑抗弯刚度的铰接模型和固支欧拉梁模型下索力计算值与理论值之间的差异,分析了3种模型对长度<5 m的预应力钢绞线索力识别精度的影响,为并置梁横向体外预应力加固索力测试及桥梁检测与健康状态评估提供参考。

-3℃养护条件下矿物掺合料对混凝土性能的影响

研究-3℃和标准养护条件下,矿物掺合料的掺加对混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性及孔结构的影响,对比分析矿物掺合料对混凝土性能的影响规律。试验结果表明:在-3℃条件下养护时,各个龄期掺加矿物掺合料的混凝土强度均低于不掺加的,这与标养条件下的强度增长规律不一致;-3℃养护下矿物掺合料的掺加对混凝土抗氯离子渗透性能有一定程度的改善,也可以细化混凝土的孔结构,但改善效果没有在标养条件下的显著。

考虑转动惯量和剪切变形耦合的铰接吊杆索力实用计算公式

基于结构振动理论,在考虑抗弯刚度的既有铰接吊杆索力计算公式的基础上,建立考虑转动惯量和剪切变形耦合影响的铰接吊杆索力实用计算公式.在均不考虑上述因素时,该公式即为经典弦振动公式;不考虑转动惯量和剪切变形耦合影响时,其为目前较为常用的只考虑抗弯刚度的弦振动理论公式.室内试验应用该公式计算的3根不同长度索的索力值与实测结果的误差为0.60％～4.57％,验证该公式是合理的.应用该公式对兰新铁路第二双线一座跨度为128m的系杆拱桥进行吊杆索力分析.结果表明：计算值与实测值误差为1.07％～3.92％,说明该公式计算精度较高.建议在实际索力控制中,考虑吊杆的抗弯刚度、转动惯量和剪切变形耦合作用对吊桥索力的影响.

纳米SiO2-矿渣-水泥复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀试验

为研究纳米二氧化硅-矿渣-水泥复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性能,将砂浆试件浸泡在不同温度下的3%硫酸钠溶液中进行侵蚀试验,以抗折强度和抗蚀系数作为指标对其抗蚀性进行评价,并与普通硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥试件进行对比。采用微观分析方法对腐蚀产物的成分进行分析。研究结果表明:纳米二氧化硅-矿渣-水泥复合胶凝材料在不同温度下均具有优异的抗硫酸盐侵蚀能力,随着纳米二氧化硅掺量的增加,抗蚀性能增强;随着温度的降低,试件的侵蚀速率加快,270d的抗蚀系数及抗折强度逐渐降低。养护温度的改变导致腐蚀产物的成分发生变化,5℃养护条件下腐蚀产物中钙矾石及碳硫硅钙石均存在,但以后者为主。