碳纤维喷射混凝土硫酸盐冻损伤分析

为了研究碳纤维混凝土硫酸盐冻侵蚀损伤,以川藏铁路喷射纤维混凝土工程环境为依托进行室内盐冻试验,盐冻最低、最高温度设置为(-37.12、17℃),(-32.12、12℃),(-25.12、5℃),(-20.12、0℃),硫酸盐质量分数分别为5%、7.5%、10%,纤维体积分数分别为0、0.10%、0.20%、0.24%、0.30%。通过宏观强度试验结果和微观分析可知,随着硫酸盐浓度的增加,碳纤维混凝土损伤越严重。与普通混凝土相比,碳纤维混凝土能够有效阻止开裂,其中0.3%的体积分数为最佳掺量。通过微观分析,揭示碳纤维在混凝土结构内起到类似梁的作用机制,并据此建立损伤模型。

冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用下早龄期混凝土强度演变及预测模型研究

为了研究冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用对早龄期混凝土力学性能的影响,基于新疆若羌地区实际环境条件,对三种水胶比的早龄期混凝土分别进行冻融循环、硫酸盐腐蚀、冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况下的耐久性试验,分析不同环境作用工况与水胶比交互作用下早龄期混凝土强度经时演变规律和作用机制。同时,基于灰色系统理论与遗传算法,建立早龄期混凝土强度的变权缓冲GM(1,1)模型。研究结果表明:同环境作用工况下,随冻融循环次数增加,早龄期混凝土抗蚀系数均出现先增大后减小的变化规律,并且在腐蚀终期,水胶比与早龄期混凝土抗蚀系数呈负相关。在同水胶比条件下,相较于单一冻融循环工况,冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况对早龄期混凝土抗蚀系数终值的影响程度更高。早龄期混凝土强度预测模型的最大平均预测误差仅为1.893%,具有较好的预测精度,可为寒冷、盐渍土地区混凝土结构服役状态评估提供参考;通过预测模型对不同环境作用工况下早龄期混凝土进行耐久性评估,可知:冻融循环作用下,0.26、0.32、0.38水胶比的早龄期混凝土预测服役寿命分别是75.3 a、24.6 a、15.3 a,而在冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况下,同水胶比下早龄期混凝土预测服役寿命缩短至30.7 a、22 a、12.7 a。

铁尾矿砂对混凝土强度及抗硫酸盐冻融的影响

为了达到清洁生产的目的,铁尾矿砂作为细骨料被用于制备混凝土。通过宏观和微观两个层面探讨了不同铁尾矿砂取代率对混凝土强度及抗硫酸盐冻融性能的影响,并分析其影响机理,制备了铁尾矿砂取代率依次为0、20%、40%、60%、80%、100%的6种混凝土。结果表明,随着铁尾矿砂取代率的增加,混凝土试样的抗压强度和劈裂抗拉强度均呈现先增加后减小的趋势,当铁尾矿砂取代率小于40%时,混凝土内部微观结构致密,对其强度和抗硫酸盐冻融性能有积极影响,但取代率过大时会产生相反的影响;据此建立了铁尾矿砂混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度之间的关系,以及冻融条件下Weibull损伤模型,得出铁尾矿砂取代率为40%时混凝土强度和抗冻性能最优的结论。

水冻融和硫酸盐溶液冻融环境下MKPC砂浆的耐久性评价

为了评价磷酸钾镁水泥(MKPC)砂浆的抗水和抗硫酸盐溶液冻融性能,测试了快速冻融条件下MKPC砂浆试件的强度发展和质量损失,并与同强度等级的硅酸盐水泥(P·O)砂浆试件相比较,试验结果证实:在水冻融循环75次和5%Na2SO4溶液冻融50次后P·O砂浆试件(M2)完全失去强度,而具有同样强度等级的MKPC砂浆试件(M1)在水冻融循环75次和5%Na2SO4溶液冻融100次后的强度剩余率均高于75%。在水和5%Na2SO4溶液中冻融循环50次时,M2试件的质量损失均已超过5%的破坏标准,而M1的质量损失远低于5%。上述结果说明MKPC砂浆试件的抗水冻融和抗硫酸盐溶液冻融性能远高于硅酸盐水泥砂浆试件,且抗盐冻融性能好于抗水冻融性能。

硫酸盐-冻融耦合环境下粉煤灰再生混凝土的耐久性研究

研究了不同粉煤灰取代率的再生混凝土在硫酸盐-冻融耦合环境下的质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,并采用两参数Weibull函数建立了寿命预测模型。结果表明,在硫酸盐-冻融耦合环境下,随着冻融次数的增加,各组试件的相对动弹性模量和质量均呈现先上升后下降的趋势;当粉煤灰取代率为30%时,试件在硫酸盐-冻融耦合环境下的耐久性最优,最多可经受362次硫酸盐-冻融循环后才会失效。

天然火山岩粉混凝土在硫酸盐环境下的冻融耐久性试验研究

采用快冻法研究了相同水胶比下,引气或不引气的纯水泥、掺加新疆和田地区天然火山岩粉或粉煤灰的混凝土在清水、1%Na2SO4、5%Na2SO4溶液中的耐久性变化规律,并结合低温冻结过程中硫酸盐溶液的冰点、完全冻结时长、体积膨胀率等低温性态进行探究。结果表明:冻结过程中硫酸盐溶液浓度越大,冰点越低、冰点时长越短、体积膨胀率越小;相同浓度溶液下,混凝土的冻融耐久性优劣依次为:粉煤灰>纯水泥≈火山岩粉;在硫酸盐冻前后混凝土的孔结构中,含气量、平均气泡直径、气泡间距系数都有所增大,气泡比表面积相对减小。

骨料品种对MKPC砂浆抗水和硫酸盐溶液冻融性能的影响

为研究骨料品种对磷酸钾镁水泥(MKPC)砂浆抗水和硫酸盐溶液冻融性能的影响,测试了水和5%Na2SO4溶液快速冻融条件下MKPC砂浆的强度发展、体积变形和吸水率,并分析了其物相组成和微观形貌。结果表明:由河砂和石灰石砂合理搭配的MKPC砂浆的强度明显高于由全河砂或石灰石砂配制的MKPC砂浆。河砂和石灰石砂混合配制的M2试件的抗水冻融性能明显高于单一河砂和石灰石砂配制的MKPC砂浆。MKPC砂浆的抗硫酸钠溶液冻融性能优于抗水冻融性能。石灰石砂配制的MKPC砂浆在抗硫酸盐冻融性能方面较普通河砂具有明显优势。用67%石灰石砂等量替代河砂,可明显提高MKPC砂浆的抗硫酸盐冻融性能。

冻融循环与硫酸盐侵蚀损伤水工混凝土机理研究

文章采用超声平测法测量5%MgSO4、5%Na2SO4、1%Na2SO4溶液及水中引气混凝土快速冻融的损伤层厚度,揭示了随冻融循环次数变化不同溶液中未损伤和损伤层的超声波速及损伤厚度变化规律。试验表明:冻融-硫酸盐耦合作用下,可以利用损伤层厚度衡量混凝土损伤程度;硫酸盐既能促进又可抑制混凝土的冻融破坏,浓度较低时硫酸钠发挥促进作用而浓度较高时发挥抑制作用,硫酸镁的双重腐蚀作用使得其促进冻融破坏的作用最大。