盐冻耦合环境下再生砖粉ECC的耐久性研究

利用再生砖粉取代工程水泥基复合材料(ECC)中的石英砂,制备再生砖粉ECC,采用混凝土快速冻融试验,研究了氯盐、硫酸盐及复合盐(氯盐+硫酸盐)溶液侵蚀作用下再生砖粉ECC的质量损失率和相对动弹性模量变化规律,建立了ECC在盐冻侵蚀环境下的损伤模型,并对其耐久性进行评价。结果表明:冻融循环300次后,再生砖粉ECC在清水、氯盐、硫酸盐及复合盐四种介质中的质量损失率分别为2.884%、4.984%、1.955%和6.891%,相对动弹性模量分别下降了6.468%、16.300%、24.303%和39.861%;再生砖粉ECC在单一盐冻情况下的抗冻等级大于F300,在复合盐冻情况下的抗冻等级大于F250,具有良好的抗盐冻性能;建立的冻融损伤模型可较好地反映ECC在不同冻融介质下的损伤度Dn与冻融循环次数的关系,可以为严寒地区的结构耐久性设计提供有效参考。

盐冻循环下粉煤灰再生混凝土性能劣化规律及寿命预测

为研究粉煤灰再生混凝土在高寒、盐渍土地区的耐久性问题,以质量分数为3%的NaCl和5%的Na_(2)SO_(4)混合溶液为冻融介质,采用快冻法对不同粉煤灰掺量的再生混凝土进行冻融循环试验,测定各组试件的质量损失、抗压强度以及相对动弹性模量的数据,研究粉煤灰再生混凝土在盐冻耦合作用下的性能劣化规律,并通过抛物线损伤模型预测再生混凝土的耐久性寿命。研究结果表明:在盐冻侵蚀作用下,不同掺量粉煤灰再生混凝土的相对动弹性模量和抗压强度变化均呈现前期平缓下降,后期快速下降的趋势,而质量损失率则前期缓慢增长,后期快速增加;抛物线模型能较好表征粉煤灰再生混凝土在复合盐环境下的冻融损伤,其模型拟合曲线与试验结果符合较好,具有较高的精度;当粉煤灰掺量为20%时,再生混凝土的抗冻耐久性寿命最长。

盐浸-干湿-冻融耦合作用下混凝土坝强震开裂机理

为探究混凝土坝在盐浸侵蚀、干湿循环、冻融循环因素影响下的强震破坏规律,通过材料劣化试验和数值模拟方法开展大坝强震开裂机理研究。针对坝体不同位置开展盐溶液侵蚀、干湿循环以及冻融循环劣化试验,基于材料试验结果,构建混凝土重力坝扩展有限元模型,模拟混凝土材料劣化前及劣化后混凝土坝强震开裂破坏情况。结果表明:多因素耦合作用导致混凝土材料劣化,强震作用下会降低大坝承载能力,增加大坝倒塌破坏风险。考虑混凝土多种劣化因素影响,所得结论可用于高寒地区混凝土坝的抗震设计。

冻融和盐作用对糯米粉的结构和糊化特性的影响

糯米浆是我国古代应用最广泛的建筑胶凝材料,可显著提高三合土和灰浆的强度特性、抗渗特性和粘结特性.挖掘糯米浆的科学价值,对于传统技术的科学利用,特别是对古建筑的修复具有十分重要的意义.文中用石油醚对糯米粉进行脱脂,采用双波长法对糯米粉中的直链淀粉和支链淀粉进行测定,用FT-IR,XRD,TG/DTG和SEM分析了糯米粉脱脂前后的结构和形貌,同时用XRD和SEM分析了冻融循环、Na 2SO 4加入对糯米淀粉结构、晶型和形貌的改变,用Brabender粘度仪研究了不同条件下的糊化特性.结果表明,糯米粉中直链淀粉和支链淀粉的含量分别为9.16%和78.56%,糯米粉和脱脂糯米粉的糊化温度基本相同,但峰值粘度、崩解值和回升值下降.冻融循环不会改变糯米粉中淀粉颗粒的结构和晶型,但峰值粘度、谷值粘度、终值粘度、崩解值和回升值均有降低趋势;加入4%的Na 2SO 4后,会使糊化温度升高,崩解值升高,回升值下降.本研究对糯米粉的科学认知具有重要的意义,期望为针对性地提高糯米浆的胶凝品质提供理论参考.

结构型钢纤维对盐-冻融耦合作用下混凝土损伤的影响

为探究钢纤维在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下对混凝土损伤的影响,对多组不同钢纤维掺量的混凝土试件进行快速盐-冻融循环试验。利用超声波法和激光扫描法分析不同掺量盐-冻融后混凝土损伤的效应,通过分析超声波速变化得到混凝土的盐-冻融损伤度D,并建立D与盐-冻融循环次数n之间的韦布尔分布;利用混凝土表面的粗糙度表征混凝土表面损伤,并研究了不同掺量钢纤维混凝土试件表面在盐-冻融循环作用后粗糙度变化率ΔR的作用,以及ΔR与D的函数关系。结果表明:混凝土盐-冻融损伤随着钢纤维掺量的增加而减小;基于超声波法建立的损伤度D与盐-冻融循环次数之间较好地满足两参数韦布尔分布,决定系数大于0.95;混凝土试件损伤度D随粗糙度变化率ΔR的变化规律满足指数函数关系,决定系数大于0.80。

除冰盐冻融作用下混凝土界面粘结强度与界面过渡区细观力学性能的关系

界面过渡区(Interfacial transition zone, ITZ)是混凝土内部结构的薄弱环节,也是外界侵蚀性离子向内扩散渗透的通道。通过除冰盐快速冻融实验研究了在除冰盐冻融环境下混凝土界面宏观和细观力学性能的变化规律。结果表明,混凝土粗骨料与砂浆的界面粘结强度和ITZ显微硬度在盐冻过程中均呈现出典型的两段式线性变化,即随着盐冻循环次数增加而增强的初始强化阶段和随着盐冻循环次数增加而降低的后期劣化阶段;初始界面粘结强度或ITZ显微硬度随着水胶比的增大而减小,初始强化速率减慢,后期劣化速率加快,且低水胶比的混凝土有着较好的抗盐冻性能;盐冻过程中混凝土粗骨料和砂浆的界面粘结强度与ITZ显微硬度之间具有较明显的相关性。此研究结果为盐冻环境下混凝土细观力学分析提供了基础数据。

冻融循环作用下粉砂质硫酸盐渍土变形特性研究

【目的】为探究南疆地区粉砂质硫酸盐渍土的变形特性,【方法】在封闭系统条件下对粉砂土进行冻融循环试验,利用扫描电镜对土体结构进行表征分析。【结果】结果显示:粉砂质硫酸盐渍土硫酸钠含量为0和1.0%时变形以融沉为主,5次循环后变形量分别为-1.30 mm、-1.02 mm;硫酸钠含量为2.0%、5.0%、8.0%时变形表现为盐胀-冻胀变形,5次循环后变形量分别为2.46 mm、8.53 mm、3.43 mm。【结论】结果表明:粉砂质硫酸盐渍土在冻融循环作用下温度和硫酸钠含量是影响土体发生冻融变形的主要因素。在低温区间土体的变形随温度的降低表现为盐胀-冻胀,在升温过程中土体先后出现冰融和盐溶变形;土体的最终变形量与硫酸钠含量的变化表现为先增后减,当硫酸钠含量为5.0%时,土体的盐-冻胀率达到最大为2.5%。运用扫描电镜可发现粉砂质硫酸盐渍土经冻融循环后在自重作用下会产生沉降,内部盐分重结晶是抑制沉降甚至造成土体膨胀的主要原因。

浅析混凝土的冻融破坏机理

混凝土耐久性决定了建筑结构的安全性与稳定性,并在长期服役过程中起到重要作用,影响其使用寿命。耐久性与混凝土所处的环境密切相关,寒冷地区正负温交变引起的混凝土冻融破坏是导致混凝土耐久性不足的重要原因之一。介绍了混凝土冻融耐久性的两种典型破坏形式,即内部冻胀开裂和表面盐冻剥蚀,包括冻融破坏的特征、常用表征手段以及劣化机理。同时针对非引气混凝土和引气混凝土,普通混凝土和高性能混凝土的冻融破坏机理进行了比较和分析,并针对性介绍了高性能混凝土的冻融破坏特性。

水-盐-温耦合环境路基盐-冻融循环试验研究

新疆南疆区域沥青混凝土道路路基结构受南疆特殊的盐渍土的水-盐-温耦合环境作用,在干湿循环作用和盐-冻融循环作用下路基结构发生损伤破坏。运用研发的水-盐-温多场耦合试验系统模拟南疆盐渍土环境特有的干湿循环和盐-冻融循环耦合环境作用,对沥青混凝土道路路基结构试样开展盐-冻融循环环境作用下的损伤破坏试验研究。结果表明:在一个盐-冻融循环周期水盐分布沿路基结构高度具有显著的变化特性,路基基底土中的水盐在温度梯度作用下由下向上发生迁移积聚,盐-冻融循环作用使路基结构中的水盐相态变化产生的应力应变是路基结构发生损伤变形的主要原因;可通过控制优化道路路基结构水-盐-温环境因子,阻断水盐在路基结构中的迁移,有效控制盐-冻融循环作用对路基结构的影响。

寒旱区温度效应下土壤水盐运移多因素耦合理论研究进展

土壤盐碱化是一个全球性问题,严重制约着农业发展,了解水盐运移规律是改善和预防土壤盐碱化的关键。在寒冷干旱地区农田非耕作期,土壤水盐运移规律主要受冻融作用的影响,而冻融循环下正负温交替对土壤水盐的迁移起到了决定性作用。基于冻融循环作用,从正、负温度效应入手,综述了水-热-气-力-盐耦合等一系列研究成果,分析了正、负温度驱动力的产生及数值模型与试验研究的发展,并在此基础上展望了变化环境条件下土壤盐碱化研究未来的发展方向。盐碱地是世界上最重要的后备耕地资源之一,合理、科学地利用盐碱地,对盐渍土进行改良,防止土壤进一步盐碱化,显得尤为重要。改良盐碱地在农业发展中凸显了节水、生态、低能耗的趋势。研究不同条件下土壤盐分演变的驱动机制和生态调控机制,对改善土壤盐分具有重要意义。

冻融循环条件下细粒硫酸盐渍土盐冻胀力学特性试验研究

硫酸盐渍土在失水或者温度降低的情况下会产生盐胀现象,严重影响结构物的正常使用.为研究细粒硫酸盐渍土盐冻胀力学特性,选取青海乐都公路段二十里铺区沿线硫酸盐渍土,采用自制试验箱,开展室内冻融循环试验,分析含盐量及冻融循环次数对法向盐冻胀力的影响.试验结果表明:冻融循环过程中,土中盐溶液向土体上表面迁移,同时析出的盐结晶和冰结晶使土样中硫酸钠溶液浓度增大,从而引起土体膨胀变形.压实系数为0.93、含水率为20%的细粒硫酸盐渍土盐冻胀力随着含盐量和冻融循环次数的增加而增大,盐冻胀力的增长趋势随着冻融循环次数的增加逐渐降低;在一个冻融循环周期内,按照盐冻胀力中盐胀占比及冻胀占比随温度变化的规律,将盐冻胀力变化分为四个阶段:盐胀阶段、盐冻胀耦合阶段、冻胀阶段、融化阶段,并测得含盐量为1.5%~4.0%的细粒硫酸盐渍土冻结温度在2~-5℃内变化,且冻结温度随着含盐量的增加而降低;盐冻胀力冻结峰值与残余值随着冻融循环次数的增加而增加,表明细粒硫酸盐渍土的盐冻胀力具有累加性,且含盐量越大累加性越强.

盐冻环境下混凝土抗盐冻性能研究

在雨雪侵蚀和冰冻作用下,北方地区水工结构常常会出现盐冻破坏问题,对水工结构的抗渗耐久性和长效稳定运行等带来严重影响。为降低盐冻破坏程度,文章以浑河流域某公路桥梁工程为例,试验探究了矿渣粉、硅灰、粉煤灰对水工混凝土抗盐冻性能的影响,并利用SEM扫描电镜深入分析气泡特征对抗盐冻性能的作用机理。结果表明:在水工混凝土中引入独立均匀分布的密闭气泡能够明显增强其抗盐冻能力,水胶比较大时,抗盐冻能力主要受气泡结构的影响,加入引气剂生成良好的气泡结构可以有效改善抗盐冻性能;水胶比<0.32时,气泡结构特征的影响作用下降,该条件下不掺入引气剂能够保持较高的抗盐冻水平,实际工程中应考虑不同部位及强度要求选择合适的配合比。

严寒地区保温装饰一体化板耐久性研究

为研究严寒地区环境对保温装饰一体化板劣化的影响,以立体多彩漆-硅酸钙板-EPS体系保温装饰一体化板为研究对象,考察其在冻融循环、盐冻融循环、化学侵蚀及人工气候老化条件下的耐久性。通过测试拉伸粘结强度,对保温装饰一体化板的各界面受损情况进行分析。结果表明,冻融循环对多彩漆-硅酸钙板界面破坏严重,而盐冻融循环和人工气候老化则主要影响EPS板性能,酸雨及盐侵蚀对多彩漆面的损坏严重。

冻融循环下蓄盐类沥青混合料水稳定性损伤规律研究

以冻融循环试验为基础,研究蓄盐类沥青混合料长期性能变化规律。结合冻融损伤原理和Logistic模型,评价掺不同类型蓄盐材料沥青混合料在冻融循环下的衰变特性。结果表明:掺加蓄盐材料对沥青混合料的高温性能影响不大,但是会降低沥青混合料的低温抗裂性;随冻融循环次数增加,基质沥青混合料和掺粉末状蓄盐材料a、b沥青混合料的空隙率呈上升趋势,基质沥青混合料和掺粉末状蓄盐材料a沥青混合料的冻融劈裂强度比整体呈下降趋势,而掺颗粒状蓄盐材料c沥青混合料的空隙率整体先增大后逐渐趋于稳定。Logistic模型能较好地反应冻融损伤变量的变化规律。

冻融循环作用下硫酸盐盐渍土物理力学特性试验研究

为研究硫酸盐盐渍土在冻融循环作用下的力学特性,结合京沈高速铁路朝阳段的工程实际,利用三轴不固结不排水试验对不同冻融循环次数(最多50次)、盐质量分数(0%、2%和5%)和围压(100 kPa、200 kPa、300 kPa和400 kPa)下的硫酸盐盐渍土进行研究,分析不同试验条件下硫酸盐盐渍土的抗剪强度特性及强度劣化机理。研究结果表明:随着冻融循环次数、盐质量分数和围压的逐渐增加,硫酸盐盐渍土的应力-应变曲线逐渐由应变软化向应变硬化转变;抗剪强度随冻融循环和盐质量分数的增加而逐渐降低;对于盐质量分数0%的试样,内摩擦角受冻融循环影响不明显,在30°~34°之间;在短期冻融循环(1~9次)作用下,黏聚力呈上升趋势,在冻融循环9~20次过程中,黏聚力急剧下降,当冻融循环大于20次后,黏聚力逐渐趋于稳定;对于盐质量分数2%和5%的试样,短期冻融循环(小于9次)对内摩擦角影响不显著,而在冻融循环20次后,内摩擦角急剧减小;在冻融循环1~20次过程中,试样的黏聚力逐渐减小,在冻融循环20次时,黏聚力达到最小值;土样在反复冻融循环作用后,土体颗粒大量分解,粒度逐渐变细,细颗粒占比逐渐增大。研究结果可为类似工程提供理论指导。

盐分-冻融耦合作用下沥青路面抗磨耗性能研究

为分析盐分-冻融循环对沥青路面中集料颗粒形态特征和抗磨耗性能的影响,通过数字图像处理技术对盐分-冻融循环后集料的形态特征进行分析,并通过洛杉矶磨耗试验分析盐分-冻融循环后集料的抗磨耗性能。结果表明:随着磨耗次数、冻融次数和盐溶液浓度的增加,集料形态特征显著变化。相同盐溶液浓度下,随着冻融次数增加,集料颗粒的面积、周长、长轴、短轴逐渐增大。盐溶液浓度、冻融循环次数固定时,随着磨耗次数的增加,集料的面积、长轴、短轴、周长逐渐减小。随着盐分-冻融循环次数增加,集料颗粒的抗磨耗性能逐渐降低。

氯化钠、硫酸钠溶液对混凝土抗冻性的影响及其机理

研究了混凝土在质量分数为 3.5 %的氯化钠溶液、5 .0 %的硫酸钠溶液中的抗冻性 .结果表明 ,不同的盐溶液对混凝土抗冻性有不同的影响 .在氯化钠溶液中冻融时 ,混凝土表面产生严重的剥落 ;而在硫酸钠溶液中冻融时 ,质量损失较小 .原因在于氯化钠溶液冻结以后压缩塑性较小 ,而硫酸钠溶液冻结后压缩塑性很大 .在溶液中冻融时混凝土的相对动弹性模量下降比在水中略为缓慢 ,但水灰比 0 .2 6的混凝土在硫酸钠溶液中冻融后期相对动弹性模量下降很快 ,过早破坏 ,原因在于经过一定时间硫酸盐侵蚀发挥作用以后与冻融破坏产生交互作用 .

典型天然粗粒盐渍土盐胀微观机制分析

为研究经多次冻融循环后天然粗粒盐渍土的盐胀特性及盐胀机制,对取自甘肃河西走廊地区嘉安一级公路沿线的某天然料场的粗粒盐渍土进行了室内基本工程性质试验和大尺寸多次冻融循环盐胀模型试验,并对经过多次冻融循环试验以后的天然盐渍土进行水盐迁移及扫描电镜分析。试验结果表明,粗粒盐渍土在降温阶段土体产生盐胀后亦会出现下陷,最终土体溶陷量大于盐胀量,冻融循环次数的增加会使粗粒盐渍土大颗粒骨架塌陷破坏及一维土柱体从上而下表现出热筛效应;多次冻融循环后的水分盐分在粗粒土柱剖面中的迁移呈现出不完全对应的分布关系。

城市混凝土桥梁盐冻病害调查与研究

为了探究盐冻作用下城市混凝土桥梁的破坏特征及评价盐冻环境混凝土桥梁主体结构的服役现状,通过现场调研、检测、取样和室内试验,研究了混凝土的主要物理力学性能、氯离子质量分布和表层混凝土及钢筋锈蚀物的微观结构.结果表明:盐冻作用下混凝土桥梁使用13a以后,其主体结构发生了严重的除冰盐冻融破坏和钢筋锈蚀破坏,混凝土的氯离子结合能力很低,自由氯离子浓度很高,钢筋锈蚀物中物理吸附了大量的氯离子,且氯离子迁移多堆积于靠近钢筋表面的混凝土层,其总氯离子质量高于钢筋表面及受力钢筋间混凝土近2倍;实际混凝土结构工程在盐冻作用下,混凝土保护层的氯离子浓度分布规律并不符合Fick第二扩散定律;在盐冻环境作用下进行混凝土桥梁结构的耐久性设计时,必须提高其抗盐冻能力、抗氯离子扩散渗透能力,氯离子扩散模型必须考虑表层效应.

季节冻土区盐渍土环境下混凝土抗冻耐久性机理

为了研究混凝土在冻融交替与盐类侵蚀双重因素作用下的抗冻耐久性能,根据季节冻土区大安境内盐渍土中主要易溶盐的类型与含量,配制了3种质量分数的复合盐侵蚀溶液,制备了普通混凝土、2种引气混凝土及2组粉煤灰混凝土试件,进行盐蚀-快速冻融循环试验,对盐冻破坏后混凝土的质量损失、动弹性模量衰减及其微观结构进行分析。试验结果表明:在冻融循环作用下,复合盐加剧了混凝土的冻融剥蚀破坏;混凝土的冻害程度与侵蚀盐溶液的质量分数、冻融循环次数、混凝土的含气量、粉煤灰掺量等因素有关;造成混凝土发生盐冻破坏的原因有水结成冰的膨胀压力,或冰与水的渗透压力以及复合盐与水泥水化产物发生的化学侵蚀和盐类的结晶膨胀,其中,盐类结晶压对混凝土内部结构的破坏更严重。