储存湿度和时间对快硬高强砂浆的性能影响研究

储存湿度和时间是把控快硬高强砂浆质量和性能的关键因素,在储存条件不当或长期储存情况下,快硬高强砂浆的质量稳定性变差。为探究储存湿度和时间对快硬高强砂浆的性能影响规律,设置了三种不同储存湿度、四种储存时间,测试不同储存条件下快硬高强砂浆的凝结时间、工作性能和力学性能,分析其性能变化规律和最佳储存条件。结果表明:随着储存湿度和时间增加,快硬高强砂浆的凝结时间变长,流动度增加,流动度经时损失也随之降低,但砂浆抗压强度尤其是早期抗压强度显著下降。综合分析性能测试结果,当环境相对湿度低于40%,储存时间在72 h以内时,快硬高强砂浆质量稳定性较佳。

缓凝剂对早强型超高性能混凝土性能的影响研究

在超高性能混凝土(UHPC)中掺加快硬水泥可制备早强型超高性能混凝土,由于快硬水泥的水化硬化速度极快,因此需要添加缓凝剂调控各项性能以满足施工时间要求。本文选用硼酸和酒石酸两种缓凝剂,分别研究了缓凝剂种类和掺量对早强型UHPC的凝结时间、工作性能和力学性能的影响。结果表明:缓凝剂的掺加可以有效延长早强型UHPC的初凝和终凝时间,改善UHPC工作性能,抑制扩展度经时损失,但会降低UHPC各龄期力学性能,其中,掺加0.20%硼酸时,UHPC的2 h抗压强度下降了45.84%,降低幅度最大;与酒石酸相比,相同掺量下硼酸对早强型UHPC胶凝体系的作用效果更加显著,掺量为0.10%时,硼酸组初凝时间相比酒石酸组增长了1.83倍。综合考虑,早强型UHPC中掺加0.12%的硼酸最为适宜,此时凝结时间、工作性能和力学性能均满足相应技术要求。

桥梁无缝伸缩缝用改性聚氨酯研发及足尺试验研究

利用足尺试验与有限元模型,研究了采用聚氨酯(PU)材料制备的桥梁无缝伸缩缝的服役性能。首先,制备了3种不同配合比的改性PU材料,测试并对比了它们的初凝时间、拉伸强度、撕裂强度、硬度、路面附着力、吸水率、抗车辙及老化性能,确定了最适用于桥梁无缝伸缩缝的最优PU配合比方案。然后,采用所选的PU材料设计制作了4个足尺无缝伸缩缝试验件,并建立了与之相匹配的有限元模型。最后,通过对比分析试验实测与有限元计算结果,表现出所设计的无缝伸缩缝在单轴拉伸/压缩、竖向变形及低周疲劳荷载工况下均能保持优异的服役性能。此外,研究结果还表明在改性PU无缝伸缩缝与路面之间设置45°倾角可以显著改善受力状态,避免接缝处早期开裂。

钢-PVA混杂纤维UHPC的弯曲性能试验研究

通过四点弯曲试验研究了钢纤维和PVA纤维混掺比例对超高性能混凝土(UHPC)弯曲性能的影响,利用数字图像相关(DIC)技术分析了UHPC的裂缝发展规律。结果表明:在混杂纤维总掺量(2.0%)不变的情况下,随着PVA纤维掺量的增加,UHPC的抗弯强度下降,峰值挠度基本先增大后减小,裂缝数量先增大后减小,裂缝分布均匀性先提升后降低;总体上,混杂纤维UHPC的弯曲性能比单掺钢纤维UHPC的弯曲性能好,钢纤维和PVA纤维混掺时的最佳掺量分别为1.6%和0.4%,此时,UHPC的抗弯强度降幅仅为1.99%,但峰值挠度、裂缝数量显著提高,裂缝分布均匀性明显提升。

超高韧性水泥基复合材料弯曲韧性研究

为研究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的弯曲韧性,开展了薄板试件四点弯曲加载试验,结合对试件弯拉荷载和跨中挠度的分析,探究了纤维体积掺量、粉煤灰掺量、水胶比三因素对UHTCC弯曲韧性的影响规律,分析了韧性指数IU与极限跨中挠度的变化规律。结果表明,纤维掺量越大,材料弯曲韧性越好;粉煤灰掺量在F/C为1.2时各阶段韧性指数最大,表明粉煤灰掺量对UHTCC弯曲韧性的影响存在一个最佳值;水胶比为0.24、0.28时韧性指数未达到I50,且水胶比为0.26时峰值荷载对应的韧性指数IU最大,表明过大或过小水胶比都会降低UHTCC持续耗能的能力;在不同因素影响下,峰值荷载所对应的韧性指数IU与极限跨中挠度具有良好的相关性,且峰值荷载处于应变硬化阶段末期,几乎包括荷载-挠度曲线的全部,使用IU能够较好地反映UHTCC的能量吸收能力。

原位纳米SiO2防护剂对水泥砂浆防护效果的试验研究

为阻止空气中CO2渗入混凝土以提高其耐久性能,在试件表面采取涂刷由正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和水配制成的纳米SiO2防护剂的方法,待充分反应后,测试试件吸水率和碳化深度并对试件横断面进行显微硬度检测。试验结果表明:1)不同配合比的防护剂均可降低砂浆吸水率和碳化深度,当防护剂配比为乙醇∶水∶TEOS=4∶1∶3时防护效果最明显,其中吸水率可降低73%,碳化深度至少降低50%;2)根据显微硬度以及碳化试验结果,试件表层硬度随着防护剂的渗入逐渐提高,其有效作用深度为1 mm-2 mm。结论是原位纳米SiO2防护剂可用于混凝土表层防护,可提高结构的耐久性。

聚合氯化铝对聚羧酸减水剂黏土吸附性的影响

砂石骨料中附带的黏土矿物对水泥基材料的工作性能具有严重劣化作用,制约了聚羧酸减水剂的分散功能。本文通过Zeta电位、吸光度、X射线衍射等方法研究了聚合氯化铝对聚羧酸减水剂黏土吸附性的影响规律,进而研究了其对掺加钙基膨润土砂浆和混凝土工作性能的改善效果,并探明了相互作用机理。结果表明,聚合氯化铝降低了钙基膨润土对聚羧酸分子的表面吸附量,但不能抑制插层吸附作用,在一定程度上改善了聚羧酸减水剂的黏土耐受性。6%(质量分数)的聚合氯化铝改善了掺加钙基膨润土砂浆和混凝土的工作性能,这为解决实际工程中含泥骨料的使用难题提供了一种性价比较高的新策略。

原位纳米SiO2防护剂防水效果试验

我国北方地区冬季路面养护时大量使用融雪剂,由于路面表层抗渗透性能不足,路面结构耐久性会被破坏。按不同成分比例将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和水配制成防护液,将其涂刷于试件表面,分析吸水率与防护液配合比的关系,并研究喷涂量、喷涂遍数对试件吸水率的影响,同时结合微观结构进行分析讨论,进一步揭示防护剂的作用机理。研究结果表明:各配合比防护液均能降低试件吸水率,降低率最高可达70%;相比于喷涂量,喷涂遍数对试件吸水率的影响更明显;喷涂完成后密封试件表面6h,试件吸水率降低比例最高。通过电子显微镜扫描以及能谱分析发现,防护剂可以在一定厚度范围内生成硅酸钙胶凝,加强表层结构密实度,有效提高混凝土结构的抗渗性能。