机制砂与特细砂抗氯盐侵蚀混凝土的制备及性能研究

利用机制砂、特细砂等制备抗氯盐侵蚀混凝土对降低生产成本、提升桥梁服役寿命具有重要意义。本研究通过优化骨料设计与水泥浆体组成提升混凝土的抗氯离子侵蚀性能,研究了骨料级配、特细砂用量、砂率、水胶比、胶凝材料种类对混凝土性能的影响。结果表明:8~16 mm碎石质量分数由50%增加至80%时,氯离子扩散系数由4.0×10^(-12)m^(2)/s降低至2.9×10^(-12)m^(2)/s;特细砂替代50%(质量分数)机制砂时,氯离子扩散系数为3.6×10^(-12)m^(2)/s,仍可以满足设计要求;砂率增大,氯离子扩散系数先减小后增大。水胶比在0.36~0.38时,氯离子扩散系数低于3.5×10^(-12)m^(2)/s;矿渣组分水化改善了混凝土的孔结构,并形成了更多的AFm、C-S-H产物,提升了混凝土对氯离子的固化能力,矿渣水泥混凝土氯离子扩散系数较普通硅酸盐水泥混凝土降低了40%。

粉煤灰基地聚物混凝土的抗氯盐侵蚀性能研究

对比研究了氯盐侵蚀0~360 d内,粉煤灰基地聚物混凝土(以下简称FABGC)与普通混凝土(以下简称OPC)的抗压强度、质量损失率、氯离子含量、氯离子扩散系数、微观结构。结果表明:各侵蚀龄期下,OPC的抗压强度、质量损失率、氯离子含量基本均高于FABGC;随着侵蚀龄期的增加,FABGC和OPC的抗压强度、氯离子扩散系数基本呈下降趋势,质量损失率、氯离子含量呈增大趋势;当侵蚀龄期达到60 d后,OPC的抗压强度损失率、质量损失率和氯离子扩散系数均明显高于FABGC;随着侵蚀深度的增加,FABGC与OPC氯离子含量逐渐降低;与FABGC相比,未受氯盐侵蚀时,OPC的微观结构更致密,但受氯盐侵蚀后,OPC的微观结构劣化速率较快。

氯盐侵蚀作用下水工橡胶混凝土的蠕变特征

本文利用室内试验的方式探讨了氯盐侵蚀作用下水工橡胶混凝土的蠕变特征。结果显示,氯盐侵蚀环境下橡胶混凝土与普通混凝土相比抗蠕变损伤性能更佳,具有一定工程应用优势。研究结论对相关理论研究和工程实践具有一定的借鉴意义。

环氧树脂-地聚物复合涂层对混凝土抗氯盐侵蚀性能的作用

抗氯盐侵蚀性能是沿海和内陆盐渍区水利工程水工混凝土施工建设中需要解决的重要问题。此次研究通过室内对比试验的方式,探讨和分析了环氧树脂-地聚物复合涂层对混凝土抗氯盐侵蚀性能的作用。试验结果显示,文章提出的环氧树脂-地聚物复合涂层与传统的聚氨酯涂层材料相比,对提升混凝土抗氯盐侵蚀作用更显著,具有良好的工程应用价值,推荐在工程建设中使用。

冻融循环与复合盐侵蚀耦合作用下再生混凝土耐久性研究

以质量分数3%NaCl和不同浓度的Na2SO4复合盐溶液以及水为侵蚀介质,采用快冻法对再生混凝土进行冻融循环试验,测定各组再生混凝土试件的质量损失、抗压强度以及相对动弹性模量的试验数据,研究了再生混凝土在冻融与复合盐侵蚀耦合作用下的性能劣化规律,通过曲线损伤模型预测了再生混凝土的耐久性寿命。研究结果表明:在不同浓度复合盐溶液侵蚀下,3%NaCl+10%Na2SO4溶液冻融中质量损失,抗压强度劣化最为严重,3%NaCl+5%Na2SO4溶液中的冻融损伤度最大;再生混凝土损伤层厚度与相对动弹模量之间存在负相关性,可以采用相对动弹性模量表征混凝土内部损伤;曲线模型可以较好评价再生混凝土在复合盐环境下的冻融损伤,在3%NaCl+5%Na2SO4溶液中,再生混凝土的抗冻耐久性寿命最差。

掺有成孔碎渣的再生骨料混凝土的抗压及抗氯盐侵蚀性能

公路桥梁冲孔灌注桩施工会产生大量成孔碎渣,将其就近应用于公路桥梁的混凝土构件不失为一种有效对策。结合再生粗骨料的循环利用,同时考虑到沿海地区混凝土结构受氯盐侵蚀影响较大,文中采用成孔碎渣和再生粗骨料分别取代天然砂和天然粗骨料,制备了掺有成孔碎渣的再生骨料混凝土,开展了该类混凝土共计96个试件的抗压和抗氯盐侵蚀试验(48个抗压试件采用Φ150、高300 mm圆柱体,48个抗氯盐侵蚀试件采用Φ100、高50 mm圆柱体),以及成孔碎渣、河砂和砂浆各自的压汞测试,研究了成孔碎渣取代率(0、50%、70%、100%)和再生粗骨料取代率(0、50%、70%、100%)对该类混凝土抗压性能和抗氯盐侵蚀性能的影响。试验结果表明:该类混凝土的抗压强度总体上随着成孔碎渣取代率和再生粗骨料取代率的增加逐渐降低,且二者所引发的降幅大体相当;与再生粗骨料相比,成孔碎渣对该类混凝土弹性模量和峰值应变的影响相对有限;该类混凝土的氯离子迁移系数随成孔碎渣取代率和再生粗骨料取代率的增加总体上都逐渐增大,但成孔碎渣的影响明显低于再生粗骨料;随着成孔碎渣取代率的增加,该类混凝土的孔隙率总体呈现出先快后慢逐渐增大的趋势。实际工程中同时采用成孔碎渣和再生粗骨料时,建议二者的最大取代率都以50%为限。

冻融与氯盐侵蚀耦合作用下GO-RAC的耐久性能

通过混凝土抗冻性快冻法试验,研究了氧化石墨烯再生粗骨料混凝土(GO-RAC)在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性能,测试分析了GO-RAC的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度及氯离子侵蚀情况.结果表明:冻融循环与氯盐侵蚀的耦合作用加速了再生粗骨料混凝土(RAC)的劣化损伤,经历72次冻融循环后不同GO掺量GO-RAC的相对动弹性模量均降至其初始值的60%以下,宏观劣化程度较普通RAC有不同程度的降低;由于耦合初期侵蚀产物的填充致密效应,GO-RAC的抗压强度呈现先增大后减小的趋势;GO-RAC在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的Cl-分布符合Fick第二定律,表面的Cl-质量比随着耦合次数的增加呈指数形式增大,扩散系数随着耦合次数的增加先减小后增大.

高性能混凝土在氯盐侵蚀和冻融循环作用下的耐久性分析

为研究海洋环境下高性能混凝土桥梁的耐久性,基于混凝土室内快速冻融试验,对高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性试验,分析混凝土在不同水胶比、粉煤灰掺量和含气量时的质量损失率和相对动弹性模量;并根据试验分析结果建立氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的高性能混凝土质量预测衰减模型.结果表明:水胶比对高性能混凝土的抗盐冻性能影响显著,混凝土抗盐冻性能随着水胶比增大而降低,建议水胶比不宜大于0.45;粉煤灰的加入会降低混凝土的抗盐冻性能,掺量较高时其抗盐冻性能难以达到满足要求,粉煤灰掺量不宜高于30%;随着含气量增加,混凝土抗盐冻性能呈现先提升后降低的变化规律,建议有考虑抗盐冻要求的混凝土其含气量在4.5%~5.5%内选取.

多元胶凝材料体系再生混凝土复合盐侵蚀耐久性退化规律

我国西北地区土壤及地下水中含有大量侵蚀性硫酸根离子、镁离子与氯离子,导致在役再生混凝土(RAC)耐久性退化,严重制约了RAC在西北地区新建结构中的使用。为了研究多元胶凝材料体系RAC复合盐侵蚀耐久性退化规律,采用全浸泡、部分浸泡及干湿交替三种方式,分别模拟RAC结构构件不同部位的破坏方式,开展RAC耐久性试验。以相对动弹性模量、质量损失率及相对抗压强度为指标,研究不同侵蚀方式下RAC耐久性退化规律,分析多元胶凝材料体系中辅助胶凝材料的搭配方式及取代率对RAC耐久性退化的影响。全浸泡方式下,粉煤灰-矿渣双掺RAC相对动弹性模量下降较慢;部分浸泡方式下,辅助胶凝材料的引入降低了RAC抗复合盐侵蚀能力;干湿交替侵蚀方式下,RAC物理力学性能整体呈先增大后减小的趋势,多元胶凝材料体系RAC皆表现出优于纯水泥RAC的抗盐侵蚀能力.

钢渣粉水泥固化淤泥土氯盐侵蚀下力学性能及机理研究

海相淤泥土是一种具有高含水率、低强度等特点的饱和土,且海水中氯盐是海洋工程侵蚀破坏的主要因数之一。采用钢渣粉水泥改良海相淤泥土,对其进行不同浓度的氯盐侵蚀试验,研究其在氯盐侵蚀下的宏观物理力学特性及氯离子迁移规律。试验结果表明:随着侵蚀浓度的增加,各试样的质量变化率整体呈上升趋势,各试样的含水量整体呈减少趋势。水泥土试样的无侧限抗压强度随侵蚀浓度的增加大体呈降低趋势,钢渣粉水泥土的强度则呈现先增加后降低的趋势。在相同侵蚀深度下,试样内部的氯离子浓度随着侵蚀浓度的增加而逐渐增加;不同侵蚀浓度下,1倍、3倍和5倍氯盐侵蚀下试样的氯离子浓度随着侵蚀深度的增加而降低。

路基工程用纤维混凝土抗氯盐侵蚀性能研究

沿海地区路基工程用混凝土容易受到氯离子侵蚀的影响,降低混凝土结构的耐久性能和适用寿命。因此,以混凝土的电通量、氯离子迁移系数以及抗压强度为评价指标,开展了聚乙烯醇(PVA)纤维对路基工程用混凝土抗氯盐性能影响的研究。试验结果表明:PVA纤维的掺入能够有效降低混凝土试件的电通量和氯离子迁移系数,并能有效提高混凝土试件的抗压强度值;随着不同长度PVA纤维掺量的不断增大,混凝土试件的电通量和氯离子迁移系数均逐渐降低,抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,当PVA纤维的掺量为1.5 kg/cm^(3)时,混凝土试件的抗压强度值可以达到最大,说明PVA纤维的掺入能够有效提高混凝土试件抗氯盐侵蚀性能;另外,12 mm PVA纤维的效果明显优于8 mm PVA纤维的。研究结果认为PVA纤维的掺入能够增强路基工程用混凝土在氯离子环境下的抗侵蚀能力,有效延长混凝土结构的使用寿命。

氯盐侵蚀下竹纤维增强混凝土静动态力学性能试验研究

该试验针对氯盐侵蚀下的不同竹纤维掺量及竹纤维长度的混凝土进行静态力学性能和动态力学性能试验,得到这2类力学试验中竹纤维增强混凝土的主要力学性能变化规律,由此分析氯盐侵蚀作用下该材料对混凝土静动态力学性能的影响。研究结果表明,竹纤维能够增强混凝土的延性,随着竹纤维的长度增加,掺量变大,对混凝土强度的增强效果显著。除此之外,竹纤维可在一定程度上提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。

盐侵蚀环境下防船撞设施套箱外壳用GFRP材料老化性能研究

设计了一种套箱结构防船撞设施,并对套箱所用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行了不同盐侵蚀环境下的加速老化试验。结果表明:高温(65℃)盐水环境对GFRP的老化性能影响最大,其次为盐雾环境,最小的为低温(35℃)盐水环境,温度是影响GFRP材料老化性能的最重要因素;中值老化公式模型对于老化寿命的预测精度明显高于老化动力学模型,35℃和65℃盐水浸泡环境下GFRP材料的使用寿命分别为138年和0.25年,在高温盐水环境下GFRP的使用寿命明显降低;通过加速老化试验,获得了GFRP在不同温度下的寿命转化方程,可对不同环境温度服役下的套箱使用寿命进行预测。

地下混凝土结构硫酸盐及氯盐侵蚀的耐久性实验

针对硫酸盐及氯盐共同侵蚀下混凝土中SO 42-和Cl-的扩散规律和性能劣化特征进行室内模拟实验研究。研究结果表明：硫酸根与氯离子在混凝土中扩散短期内起到相互牵制效应,SO 24-与水泥水化产物的合成物和Cl-生成的F盐堵塞孔隙,延缓侵蚀离子扩散。硫酸根与氯离子共同侵蚀下,抗侵蚀系数和抗渗透性能先增加后减小,同时水灰比、粉煤灰对抗侵蚀性及渗透性影响明显。实验研究指出物理侵蚀发生的最明显温度在21~24℃之间,缓解温度在30~35℃之间,较小的相对湿度（RH为45%）、较高的温度变化加快了硫酸盐物理侵蚀。微观测试和分析表明,Friede盐、大量钙矾石（AFt）以及硫酸钠结晶物,导致了混凝土内部结构松散劣化,Na,S和Cl等侵入元素的存在说明有害物质侵入痕迹。

PVA纤维混凝土抗盐侵蚀性能的试验研究

为了研究PVA纤维对混凝土抗盐侵蚀性能的影响,以纤维长度和纤维体积掺量为参数,通过对不同龄期下纤维混凝土和普通混凝土抗氯盐侵蚀试验以及抗硫酸盐侵蚀试验研究分析,发现纤维混凝土较普通混凝土有显著的抗盐侵蚀性能。结果表明:掺入长度为12 mm的PVA纤维对混凝土的抗盐侵蚀性能有更好的改善效果;并且当纤维体积掺量为1.2 kg/m^3时,抗氯盐侵蚀性能的最大改善率可达55%以上,抗硫酸盐侵蚀性能的最大改善率可达20%以上;最终得出,在混凝土中掺入12 mm PVA纤维,并且当纤维体积掺量为1.2 kg/m^3时,纤维混凝土的抗盐侵蚀性能最优。

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.

不同氯盐侵蚀作用对再生微粉混凝土力学性能的影响

为了提高再生微粉的利用水平,将再生微粉作为辅助胶凝材料,以单掺及与粉煤灰和硅灰复掺的方式替代部分水泥后制备混凝土试件,将混凝土试件以单面浸泡方式浸泡在氯化钠溶液(NaCl)和卤水(NaCl、MgCl_(2)、Na_(2)SO_(4)和MgSO_(4))中,探究再生微粉混凝土浸泡后抗压强度的变化规律。结果表明:(1)当掺量低于20%时,单掺再生微粉的混凝土抗压强度高于其同掺量时的复掺混凝土抗压强度,而掺量高于20%时,复掺效果优于单掺,特别是当复掺为30%时,混凝土120 d抗压强度比单掺30%抗压强度提高了25.3%。(2)当再生微粉掺入量较大时会给混凝土带来不利影响,添加粉煤灰与硅灰后,可以改善混凝土中水泥石强度。(3)经2种盐溶液浸泡120 d后,再生微粉混凝土抗压强度均会提高,且复掺混凝土抗压强度提高的幅度高于单掺。综上,再生微粉的掺入会降低混凝土抗压强度,添加粉煤灰和硅灰后对混凝土抗压强度有改善作用。

TLA改性沥青及其混合料氯盐侵蚀下的性能研究

为研究基质沥青及特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青及其混合料在不同浓度和不同侵蚀时间的盐雾试验作用后性能的变化,通过沥青三大指标试验对两种沥青盐雾侵蚀的性能指标进行分析,然后通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对盐雾侵蚀后的两种沥青混合料水稳定性进行研究。结果表明,随着氯盐浓度的增大或作用时间的增长,两种沥青的针入度、延度减小,软化点上升,TLA的掺入可一定程度减小氯盐对基质沥青的侵蚀作用;随着氯盐浓度的增大或作用时间的增长,两种沥青混合料的稳定度、劈裂强度呈现线性递减的趋势,流值逐渐变大,与作用时间相比,浓度变化对稳定度的影响更大;TLA改性沥青混合料的冻融劈裂强度比大于基质沥青,且变化程度较小,TLA改性沥青的掺入可提高沥青混合料的水稳定性,更能抵抗氯盐盐雾侵蚀,具有更好的耐腐蚀性。沥青混合料的稳定度、流值、劈裂强度与氯盐浓度和作用时间呈线性相关的关系。

风沙吹蚀与干湿循环作用下风积沙混凝土抗氯盐侵蚀机理

针对风蚀区盐湖及盐渍土环境下服役的混凝土,配制满足特殊环境下工程要求的风积沙混凝土。分析风沙吹蚀与干湿循环耦合作用下风积沙混凝土抗氯盐侵蚀的损伤过程,借助超景深三维显微镜、X射线衍射物相分析、核磁共振孔隙分析等手段探讨风积沙混凝土抗氯盐侵蚀耐久性机理。研究表明风沙吹蚀对混凝土表面产生破坏,干湿循环对混凝土内部造成损伤;风沙吹蚀对混凝土表面造成的"吹蚀坑"可为盐离子入侵混凝土内部提供"通道";氯盐侵蚀后生成以Friedel盐为代表的腐蚀结晶物,可填充1~4 nm胶凝孔,消耗Ca(OH)_2等有效物质,迫使4~10 nm小毛细孔增多,随盐蚀损伤程度加剧,10~20 nm中毛细孔和20~100 nm大毛细孔向>100 nm非毛细孔发展,非毛细孔彼此贯通产生裂纹,致使混凝土加速破坏。该研究可为风积沙混凝土在风蚀区氯盐环境下农业水利工程建设与应用提供依据。

氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下C50高性能混凝土的耐久性研究

通过混凝土抗冻性快动法试验,对C50高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性研究,结果表明：试件尺寸对氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下混凝土的质量损失率影响很大,尺寸为100mm×100 mm×100 mm的试件经225次冻融循环质量损失率已大于5％,而尺寸为100 mmX100 mmX400 mm的试件经500次冻融循环质量损失率仍小于5％;随着冻融循环次数的增加,试件的相对抗压强度与相对动弹性模量呈线性关系,而且相对抗压强度的下降速率是相对动弹性模量下降速率的3.74倍;试件在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用失效时的氯离子渗透深度为8.2 mm;表层0～5 mm深度内的氯离子浓度大于5mg·g-1,明显高于自然扩散;在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下,C50混凝土中氯离子的扩散规律满足菲克第二定律,扩散系数为1.21×10^-12 m^2·s^-1;按保守估计,当C50混凝土的保护层厚度分别为30和40 mm时,因氯盐侵蚀而导致其破坏的时间分别为39和88 a.