大粒径SAP混凝土缓冲材料的物理力学性能研究

为提高隧道抗错断结构缓冲层的压缩性能,增强穿越活动断层的隧道对于较大断层错动位移的消纳能力,提出并制备一种基于厘米级大粒径SAP成孔的新型多孔混凝土缓冲材料,开展基于含砂率、SAP体积分数与SAP集料粒径等因素设置的单因素试验,分析以上因素对SAP混凝土物理力学性能的影响。研究表明,SAP体积分数、含砂率对SAP混凝土力学性能具有显著影响,但影响规律有所差异,SAP集料粒径对SAP混凝土的影响较小。在此基础上对材料配比进行优化,获取具有一定力学强度、较大孔隙率且具有脆性破坏特性的缓冲材料,力学性能满足衬砌结构要求,压缩量大幅提高,可用于隧道穿越大位移活动断层抗错断结构。

基于纳米二氧化硅改性下SAP内养护混凝土的基本性能研究

研究纳米二氧化硅(NS)改性SAP内养护混凝土的物理力学性能以及抗氯离子渗透性能,提出该混凝土的配合比设计。复掺0.08%SAP和1.5%NS能提高混凝土抗折强度;复掺0.08%SAP和1.0%NS能提高其抗压强度;复掺0.24%SAP和1.5%NS氯离子抗渗透性能最佳;复掺0.24%SAP和0.5%NS能显著减小干燥收缩率。

SAP再生混凝土抗压强度试验研究

试验研究了SAP掺量、SAP粒径以及水胶比对3、7、28 d龄期100%再生骨料替代率的SAP再生混凝土抗压强度的影响,通过正交试验并对试验数据进行极差分析和层次分析,确定了影响SAP再生混凝土抗压性能的各因素的主次顺序与最佳配合比。试验结果表明:在各个龄期下,水胶比为影响SAP再生混凝土抗压强度的主要因素,而SAP掺量、粒径则是次要因素,并确定了SAP再生混凝土的最佳配合比为水胶比0.3,SAP掺量0.1%,粒径大小30~50目,同时分析了SAP对于再生混凝土的优化机理主要是SAP的吸水与释水的性质影响了养护早期水化程度,缓解了养护后期内部干燥的现象以及加强了再生混凝土的界面区。

湿热环境下SAP内养生混凝土抗碳化性能及机理研究

为解决湿热地区混凝土碳化破坏严重的问题,在室内模拟湿热环境,通过碳化试验研究了超吸水性树脂(SAP)粒径和掺量对混凝土抗碳化性能的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)对碳化前后混凝土的微观形貌进行分析;采用压汞仪(MIP)对混凝土不同层位的孔结构进行剖析.结果表明:SAP材料可有效提高混凝土的抗碳化性能,且随着碳化龄期的增长,混凝土的抗碳化性能显著提升;虽然SAP的掺入增大了混凝土的孔隙率,但可以细化各层位之间的孔结构,降低孔隙间的连通性;SAP释水后在孔隙外部形成较为致密的环形层,且SAP促进水化可以较好地填充孔隙,减少裂缝数量和尺寸,从而抑制CO_(2)的扩散,改善了混凝土的抗碳化性能.

基于大粒径球形SAP集料混凝土的隧道抗错断缓冲层材料研究

提出了一种以大粒径球状SAP为造孔剂的混凝土作为隧道缓冲层的方法,并制备了试样,研究了其物理力学性能以验证其作为缓冲材料的可行性以及相对于同等其他缓冲材料的优越性。结果表明:使用0.2mol/L的碳酸钠溶液预吸水饱和的SAP在水泥浆中失水相对缓慢,有利于混凝土在后期强化过程中的水化作用。SAP混凝土的渗透系数为10^(-7)cm/s数量级,比同密度级别的泡沫混凝土略小。SAP混凝土缓冲材料表现为明显的脆性,而其他缓冲材料如泡沫混凝土、橡胶混凝土等大多为延塑性,利用SAP混凝土材料脆性的特征,将其应用于粘滑错动的隧道中,其瞬时丧失抗压能力的特性为其提供了极大的让压性能,从而保护衬砌不受破坏。研究还发现,在一定的围压条件下,SAP混凝土的峰值强度和残余强度均有显著提升,过高的峰值和残余强度不利于SAP混凝土发挥其优良的缓冲效果,因此应避免在高围压环境下使用SAP混凝土缓冲材料。