砂胶比对海水拌合全珊瑚骨料混凝土动态力学性能的影响

珊瑚岛礁工程建设对于保障国家海洋权益具有重大战略意义。随着海洋资源的开发和建设,利用珊瑚骨料制备混凝土已在岛礁工程中得到广泛应用。为探究砂胶比对海水拌合全珊瑚骨料混凝土动态力学性能的影响,基于霍普金森压杆试验分析不同应变率、不同砂胶比(0.8—1.2)下试件的破坏模式、动态压缩强度、动态弹性模量和韧性指标等的变化规律。研究结果表明:动态压缩强度随砂胶比增大小幅度提高,当应变率为120 s^(-1)时,动态压缩强度提高6.7%;动态弹性模量变化规律与动态压缩强度变化一致,当应变率大于80 s^(-1)时,提高幅度最高可达24.1%;韧性指标和相对韧性指标随砂胶比增大而增大,当砂胶比增加到1.2时两者分别增大13.4%和37.8%。此外,通过试件破坏形态分析,海水拌合全珊瑚骨料混凝土在承受相同冲击荷载时,低应变率时试样破坏差异性不大,高应变率下砂胶比越高的混凝土破坏程度越低。由此可见砂胶比的增加确实会提升海水拌合全珊瑚骨料混凝土的抗冲击性能,导致其抗冲击性能、延性和抗压强度提高。

海水拌合硫铝酸盐水泥性能及机理分析

本文通过海水拌合与淡水拌合性能对比的方式,研究了海水拌合对硫铝酸盐水泥性能的影响,并分析了其机理。研究表明,海水拌合硫铝酸盐水泥会导致硫铝酸盐水泥力学性能一定程度的劣化,但通过硫铝酸盐水泥熟料、水泥组分等的控制,可以消除此负面影响;海水拌合硫铝酸盐水泥导致力学性能劣化的根本原因是海水中的无机盐改变了液相中的离子种类、浓度,促进初始钙矾石的快速、大量生成,大幅增加了浆体的膨胀率所致。

海水拌合珊瑚砂混凝土轴压性能试验研究

为了研究珊瑚砂混凝土基本力学性能,以细骨料取代率、拌合用水种类以及细骨料种类为变化参数,设计并制作了33个圆柱体试件,采用RMT-301岩石与混凝土力学试验系统进行单调静力加载试验,观测了珊瑚砂混凝土的破坏过程及形态,得到了加载全过程应力—应变曲线、塌落度、峰值荷载、峰值位移、位移延性以及能量耗散等特征点参数,并详细分析了各变化参数对珊瑚砂混凝土工作及力学性能影响规律,通过软件拟合得到珊瑚砂混凝土应力—应变曲线表达式。试验结果表明:珊瑚砂混凝土单轴受压破坏过程及形态与普通混凝土基本相同;拌合物峰值应力随珊瑚砂取代率增大呈现先增大后减小的趋势,取代率为70%时试件峰值应力最大;延性系数均随珊瑚骨料取代率的增大而增大;各变化参数对拌合物耗能系数无明显影响。

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。

海水拌合对盐渍土加固性能的影响

用水泥和磨细矿渣制作复合土壤固化剂,其中水泥与磨细矿渣的掺量比分别为1∶1和1∶3。在固化剂掺量为总质量(干土、水和固化剂质量之和)的10%和20%的条件下,分别用自来水和黄骅港涂滩区天然海水加固滨海盐渍土(以下简称加固土)。测试各配比加固土28 d和90 d龄期的无侧限抗压强度,并结合加固土烧失量、固结物含量、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)的结果分析了海水拌合对盐渍土加固性能的影响及机理。结果表明:当固化剂含量为20%,水泥与矿渣比例为1∶1时,海水拌合的加固土无侧限抗压强度的平均值高出自来水拌合的加固土约42%;水泥与矿渣比例为1∶3时,自来水拌合的加固土无侧限抗压强度的平均值高出海水拌合的加固土约23%。总体上加固土强度与固结物含量呈正相关,当固化剂含量相同时,加固土强度取决于孔隙中水化产物的数量;当固结物含量基本相同时,加固土的强度是水化产物数量与加固土的密实度共同作用的结果。海水拌合会抑制矿渣颗粒的水化反应,因此,当固化剂中矿渣比例较高时,海水拌合的加固土强度会低于自来水拌合的加固土。

海水拌合养护对粉煤灰-水泥胶凝浆体微结构形成演变规律的影响

通过XRD、SEM、^(29)Si和^(27)Al NMR等测试技术,研究了海水拌合与养护粉煤灰-水泥胶凝浆体微结构的形成演变机理。结果表明:海水拌合与养护会固化硅酸盐水泥中C_(3)A形成的Al^(3+),产生Friedel's盐与AFt,降低浆体中C-S-H的Al[4]/Si,提高其聚合程度和分子链长(MCL),且变化幅度随水化龄期的延长而增大;随养护龄期延长,C-A-S-H中的Al向AFt、AFm和Friedel's盐中转移。粉煤灰的掺入可削弱海水拌合与养护对胶凝浆体的脱铝作用;随养护龄期延长,C-S-H凝胶硅氧链的聚合度和MCL增大,Al[4]/Si先增大后减小;粉煤灰和C-A-S-H中的Al向AFt、AFm以及Friedel's盐中迁移。

海水海砂拌合砂浆高温损伤分析

采用天然海水海砂配制了水灰比分别为0.40和0.47的砂浆,研究了其在不同高温作用后的力学性能退化及微观结构损伤。通过三点弯曲及单轴压缩试验,测得了海水海砂拌合砂浆(SSM)抗折与抗压强度随温度变化情况。结合数字图像相关法(DIC)实时捕捉了三点弯曲荷载作用下SSM变形发展过程。通过热重分析测得了海水拌合水泥净浆随温度失重情况;通过扫描电子显微镜(SEM)观察并分析了高温后净浆的微观结构损伤情况。结果表明:SSM高温后抗折与抗压强度随温度升高出现先增长后降低的趋势,抗折强度相比抗压强度退化更严重;建立的抗折与抗压强度退化公式与试验吻合较好;DIC结果显示在同等应力水平作用下,温度越高,SSM跨中应变发展越充分,峰值应力时跨中变形越大;热重分析结果显示,随温度升高,水灰比越大的净浆质量损失越多;扫描电镜结果显示,净浆内部结构随温度升高越来越疏松。

偏高岭土对海水和海砂水泥基材料的抗氯离子渗透性影响

本文对淡水拌合和海水拌合条件下的掺入0-6wt%偏高岭土的净浆及混凝土的抗氯离子渗透性能进行分析,通过强度、电通量法以及氯离子传输试验对其抗氯离子渗透性能和耐久性能进行表征。结果表明,在淡水拌合,海水拌合及海砂拌合系列中,掺入5wt%偏高岭土的试件在氯离子渗透试验前后都是强度最高的,说明掺入5wt%偏高岭土能够有效提高混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。比较三种情况下的性能,海水拌合情况下的掺入5wt%偏高岭土的试样的性能最好,为海工混凝土实际运用提供基础性参考。

镁基海水海砂混凝土技术研究

镁基海水海砂混凝土以海砂为唯一骨料,以原状海水为拌合水,具有较高强度。硫氧镁水泥MOS含量为16%时,28d抗压强度达59MPa以上、抗折强度达10MPa以上;含量增至20%时,28d抗压强度达72MPa以上、抗折强度达16MPa以上。试验证明,使用较少的镁基胶凝材料即可使海水海砂混凝土达到较高强度,满足多种建材产品的强度要求。同样,氯氧镁水泥MOC含量为25%时,7d抗压强度达68MPa以上,28d抗压强度达94MPa以上。海水拌合海砂混凝土以镁基胶凝材料通过改性剂及掺合料控制海砂中游离氯离子的含量,克服硫酸盐硫酸根离子与混凝土孔隙中的钙离子发生反应,提高混凝土材料的强度和耐久性。以原状海水代替淡水直接拌合,就地取材,以盐治盐,施工成本低廉,经济优势明显。

养护方式对珊瑚砂混凝土力学性能的影响

利用珊瑚砂取代天然河砂制备混凝土,系统研究了珊瑚砂混凝土在不同养护制度下力学性能的差异,并且研究了海水拌合、海水养护对珊瑚砂混凝土力学性能的影响。试验结果表明,养护膜养护的珊瑚砂混凝土强度最高,海水拌合、海水养护对珊瑚砂混凝土均有早强作用,但会使珊瑚砂混凝土的28d抗压强度出现倒缩。

应急抢修用海工磷酸盐胶凝材料试验研究

根据海洋环境下抢修抢建的特殊性,利用海水与海砂制备海工磷酸镁水泥砂浆。通过测试其各龄期抗压强度,获得满足抢修抢建基本性能要求的最佳配合比,在此基础上,对海工磷酸镁混凝土、钢纤维增强海工磷酸镁水泥胶砂、海工磷酸镁水泥胶砂在海洋中的水上及水下两种不同环境的长期强度性能进行了初步研究。结果表明,三种海工磷酸盐水泥基材料在水上和水下的早期强度均能满足海洋环境下抢修抢建需要,但长期的强度变化规律不明显,需要进一步研究拌合海水对材料水化硬化作用以及侵蚀作用的影响。