由石蜡基相变材料和煤渣改良的粉砂土的冻融性能

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取石蜡基PCM和煤渣作为改良剂,制备石蜡基PCM改良土和石蜡基PCM-煤渣改良土;通过冻融循环作用下的体积变化率试验、无侧限抗压强度试验,微观结构及潜热研究土体的体积和无侧限抗压强度的变化。【结果】石蜡基PCM能抑制粉砂土的冻融变形,质量分数为8%时2种改良土的体积变化率最小;随着冻融循环次数的增加,土体的无侧限抗压强度均降低,降低速率先大后小;循环次数相同时,加入煤渣的改良土的无侧限抗压强度均大于未加入煤渣的;冻融循环9次后,石蜡基PCM质量分数为10%的石蜡基PCM改良土的无侧限抗压强度最低;2种改良土的结构比粉砂土更密实、稳定;潜热的吸收或释放延缓了土体冻融过程。【结论】将石蜡基PCM和煤渣共同掺入粉砂土,能控制土体的冻融变形且效果稳定,改善土体的冻融性能,减轻季节冻土区输水渠道衬砌结构的冻害,提高煤渣的利用率。

钢纤维改善轻骨料混凝土耐冻融性能研究

通过掺入高效减水剂、引气剂、粉煤灰及钢纤维等配制两种强度等级(LC30、LC35)的浮石轻骨料混凝土。对比盐溶液(5%Na2SO4)和水中冻融循环试验发现:轻骨料混凝土在盐溶液中的冻融劣化程度大于水中。掺入钢纤维后,轻骨料混凝土抵抗冻融破坏能力提高。SEM研究表明,界面过渡区的水化产物有钙矾石、氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶。随着盐溶液的侵蚀以及冻融循环次数的增加,水化产物的显微结构由密实逐渐变得疏松,钢纤维与水泥浆体的黏结力也逐渐减弱。

RPC冻融性能试验研究

为研究RPC各组分与其抗冻性能之间的关系,通过设计正交试验,探讨了水胶比、硅灰水泥比、钢纤维掺量等因素对普通混凝土和活性粉末混凝土冻融性能的影响。研究指出,在RPC抗冻性的诸多影响因素中,水胶比是最主要的影响因素,其次是硅灰水泥比,最后是钢纤维掺量。

混凝土冻融性能试验研究

本文采用超声波这一无损测试技术,检测冻融过程中混凝土的超声波声速值,并以声速值构造混凝土损伤变量来反映混凝土细观结构损伤状况;将不同种类混凝土所对应的该损伤变量应用于已经建立的混凝土冻融耐久性计算模型中,结果证明理论计算值与试验测试值具有很好的一致性,表明如此构造的损伤变量可以准确反映混凝土的冻融耐久性劣化规律。

玻璃纤维沥青毡的制备及耐冻融性能研究

介绍了玻璃纤维复配沥青制备防水卷材的工艺和制备方法,分别从冻融、水老化机理、水老化性能和水老化预估方程等方面对所制70~#和90~#玻璃纤维沥青毡的性能进行分析。结果表明,和普通沥青毡相比玻璃纤维沥青毡具有更好的高温水稳定性;90~#比70~#玻璃纤维沥青毡具有更优的性能;玻璃纤维沥青毡冻融循环主要是沥青中不饱和C=C双键加成反应生成单键;通过比较沥青毡水老化后的针入度和软化点再结合预估老化方程可知,90~#沥青毡的性能更优。

ASTM发布混凝土耐冻融性能研究最新进展

土耐冻融性能（F—T）研究最新近展已经由ASTM International发布。该研究涉及混凝土冻融循环性能特点和混凝土性能预测。

大掺量II级粉煤灰混凝土的冻融性能研究

介绍了利用全项指标均在II级灰范围内粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制大流动度高抗冻融性能的高性能混凝土试验研究结果及分析。可知,在掺加适当的引气剂,控制混凝土含气量在5.0%￣6.5%范围内的情况下,随混凝土的龄期适当增长,粉煤灰的后期水化效果明显,大大提高了混凝土的抗冻融性能,使采用II级粉煤灰配制高抗冻融性能的混凝土成为了可能。

适用于农田土渠硬化的再生碎砖混凝土冻融性能研究

通过对不同粉煤灰取代率的RC10再生碎砖混凝土进行冻融试验研究,试验表明:粉煤灰取代率为20%的再生碎砖混凝土具有良好的冻融性能,冻胀裂缝在混凝土内部沿着碎砖截面展开,判断该类再生混凝土产品可应用于一般寒冷地区。

橡胶粉对伸缩缝混凝土冻融性能的影响

根据桥梁伸缩缝混凝土的受力特点,采用废旧橡胶增韧环氧树脂混凝土作为伸缩缝过渡区混凝土快速修复材料。采用80目橡胶粉改性环氧树脂混凝土,研究了不同橡胶粉掺量下环氧树脂混凝土的耐冻融性能。结果表明:环氧树脂混凝土在经历300次冻融循环后,质量损失率均低于1%;随着冻融循环次数的增加,环氧树脂混凝土抗压、抗弯强度损失率增大;橡胶粉的掺量对环氧树脂混凝土耐冻融性能影响较为显著。

玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验研究

通过掺入5%~30%的橡胶颗粒、1~5 kg/m^3的玄武岩纤维,开展了玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能及抗冻耐久性能试验研究,分析了不同配比下试件的抗压强度变化规律,探讨了玄武岩纤维、橡胶颗粒掺量对混凝土试件质量损失率、相对动弹性模量的影响。结果表明,掺入橡胶颗粒会导致混凝土抗压强度下降,但玄武岩纤维能保持试件破坏时的整体性;当橡胶颗粒用量较少时,玄武岩纤维的掺入能有效提高试件的抗压强度;橡胶颗粒及玄武岩纤维均能在不同程度上提高混凝土试件的抗冻性能,10%的橡胶颗粒掺量对冻融过程中的质量损失有较好的控制作用,但掺量过多时效果不明显;玄武岩纤维掺量对试件冻融过程中的质量损失、相对动弹模量变化相对不敏感,试件的冻融性质受橡胶颗粒的影响更加显著。

冻融循环对二灰和改性聚乙烯醇固化盐渍土力学性能的影响

随季节性变化的冻融循环作用对土体结构有显著的影响。为降低盐渍土对环境温度的敏感性并将其应用于工程中,提出以石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇(MPA)为固化材料的联合固化方法。先通过无侧限抗压强度(UCS)和微观扫描试验评价固化效果,构建固化材料的参数范围,再将抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)与正交试验相结合,分析各因素的影响,明确最佳组合参数。结果表明:石灰+粉煤灰+MPA联合固化有助于提高盐渍土的强度,联合固化盐渍土的UCS为1 130.25 kPa,是盐渍土(218 k Pa)的5.18倍;联合固化盐渍土的冻融强度满足工程规范(JTG 3430-2020)要求。冻融循环作用下联合固化盐渍土的UCS稳定值为700k Pa,且3次循环后的波动范围在5%左右。适宜配比下联合固化盐渍土的抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)在3次冻融循环后为208.2 kPa和38.56°。各因素的敏感性由高到低依次为养护时间、石灰掺量、MPA掺量、干密度、含盐量和冻融循环次数,随石灰、粉煤灰和MPA掺量的增加,联合固化盐渍土强度增大并趋于稳定,固化参数的优化可有效弱化冻融作用对滨海盐渍土的影响。结合抗压及抗剪强度试验结果,建议固化参数的最佳组合为石灰掺量14%、粉煤灰掺量30%、MPA掺量1%、养护时间28 d、干密度1.65 g/cm^(3)。

提高水性涂料和涂料的开放时间和冻融性能的添加剂

描述了水性涂料在涂料的储存、应用和干燥过程中具有可接受的性能平衡。在不产生刷痕的情况下,可以修复新涂覆涂层中的不规则性的时间称为打开时间。水性涂料通常采用分散的高分子量聚合物作为粘合剂。当涂层干燥时,这些粘合剂通常提供短的打开时间,因为分散的聚合物颗粒趋向于快速地固定在涂覆涂层的边缘区域。

FRP筋酸碱盐介质腐蚀与冻融耐久性试验研究

对自制的FRP筋产品进行酸碱盐介质腐蚀与冻融耐久性性能的试验研究。先将碳纤维筋和玻璃纤维筋在酸碱盐介质中分别浸渍4周和8周;再将碳纤维筋和玻璃纤维筋进行50—300次的冻融循环,得到了酸碱盐介质腐蚀与冻融循环对FRP筋拉伸强度和弹性模量的性能退化影响量。试验表明:除了碱性环境外,玻璃纤维筋具有很好的耐酸盐介质腐蚀与冻融的性能,碳纤维筋具有更好的耐酸盐介质腐蚀与冻融的性能,同时还具有很好的耐碱性。

粒化高炉矿渣代砂混凝土冻融试验

探讨了粒化高炉矿渣代砂混凝土的冻融性能。通过冻融循环试验,用质量损失率及抗压强度来表征粒化高炉矿渣代砂混凝土的抗冻性,探索粒化高炉矿渣代替天然砂作为混凝土细骨料的可行性。试验结果表明,粒化高炉矿渣混凝土的冻融特性与普通河砂混凝土相似;在相同冻融循环作用下,粒化高炉矿渣混凝土抗压强度下降幅度较普通混凝土低,即粒化高炉矿渣混凝土的抗冻性优于普通混凝土。同时,对冻融循环作用后混凝土自愈性能做了试验,结果表明经过适当养护,粒化高炉矿渣混凝土与普通混凝土的抗压强度均能提高,具有一定的"自愈"能力。

泡沫混凝土及复合试块冻融试验研究

为了促进泡沫混凝土在严寒地区的应用,对不同容重的单质泡沫混凝土试块及不同容重泡沫混凝土组合试块、钢纤维混凝土与泡沫混凝土复合试块进行冻融试验。本文通过对比单质试块、复合试块冻融前后质量损失率和抗压强度损失率,研究各类试块的冻融性能。结果表明,试块抗冻性能的优劣与泡沫混凝土容重有关;低容重芯材与高容重面层的复合试块其抗冻性能优于低容重单质试块;纤维混凝土复合试块的抗冻标号可达到D50。因此,可以将低容重泡沫混凝土作为芯材应用于严寒及寒冷地区的外墙保温材料。

盐冻融循环作用下低热大体积混凝土损伤特性研究

对混凝土在盐冻融循环作用下的损伤特征进行了研究,分别制备了普通水泥混凝土、低热混凝土以及掺1%、2%水化热抑制剂的低热混凝土,首先对比研究了养护龄期内的强度形成过程;之后将混凝土进行300次盐冻融循环(5%硫酸盐溶液),每隔25次取出进行测试,计算得到质量损失率与相对动弹性模量。基于随机损伤理论和Weibull分布,建立了低热混凝土在盐冻融循环作用下的损伤演化方程。结果显示:强度形成过程中低热混凝土表现出更好的抗变形能力,但对盐冻融作用敏感性较大。

防水剂在东北严寒地区地下工程中的抗冻性能应用研究

近年来地铁建设正处于高速发展期,地铁工程由于深埋在地下,时刻受到地下水的渗透作用,如防水问题处理不好,致使地下水渗漏到工程内部,同时冻融循环影响混凝土的耐久性,将带来一系列问题,特别是哈尔滨处于东北严寒地区,对混凝土耐久性损丧的表现最为直接的因素就是冻融破坏。防水是提高水泥混凝土结构耐久性的重要措施,甚至是根本措施。本研究通过研究一种高性能的防水剂在地下工程中的应用,检测掺加防水剂后混凝土的冻融性能等。研究显示,该高性能防水剂及相关检测研究方法可在富水地区地下工程中进行推广使用,为今后的工程实践提供一定的参考。

超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响

由于混凝土具有多孔特性易吸收水分,导致其抗冻耐久性较差。采用新型超疏水材料涂层可以改善混凝土的冻融破坏,提高其抗冻性能。采用水解缩合反应制备了纳米SiO_2颗粒,通过氟硅烷氟化法得到了超疏水溶液。随后通过水冻试验和盐冻试验测试了超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响。结果表明,超疏水材料涂层可以提升混凝土表面抗冻能力,防止水分向混凝土内部侵入,但不适用于未引气混凝土。因此,应对混凝土同时进行引气与超疏水涂层处理,以改善其内部孔隙结构,提升表面的疏水性能和抗冻性能。

路用透水型彩色再生混凝土的耐久性能研究

研究了掺加建筑垃圾的混凝土骨料制备的路用透水型彩色再生混凝土的抗冻融性能、抗碳化性能和耐磨性能与水胶比、聚丙烯纤维掺量、及颜料掺量的关系。结果表明,水胶比对路用透水型彩色再生混凝土的冻融性能、碳化性能和耐磨性能均有明显的影响;掺加矿渣对路用透水型彩色再生混凝土的冻融性能有较明显的有利的影响,对碳化性能和耐磨性有不利的影响。适量添加聚丙烯纤维对混凝土耐磨性能和冻融性能有一定有利影响,但掺加太多有不利影响,掺聚丙烯使透水性能显著降低,对碳化性能无明显影响。颜料掺量对彩色再生透水混凝土的透水性能、冻融性能、碳化性能和耐磨性能等耐久性能方面无明显的影响。

路基用吹填泥砂稳定性能研究

唐山市滨海大道修筑在曹妃甸新区的围海造陆工程中,吹填砂和淤泥资源丰富,但采用常规商品稳定剂难以制备出高性能稳定土,表现为强度低、体积稳定性欠佳、水稳和冻融性能较差。笔者采用多种稳定剂稳定吹填砂和淤泥的混合物,测试了其稳定土的路用性能。研究结果表明:G2稳定剂路用性能最好,可以满足此地区公路工程建设的需要。