Evaluating Deterioration of Concrete by Sulfate Attack

Effects of factors such as water to cement ratio, fly ash and silica fume on the resistance of concrete to sulfate attack were investigated by dry-wet cycles and immersion method. The index of the resistance to sulfate attack was used to evaluate the deterioration degree of concrete damaged by sulfate. The relationship between the resistance of concrete to sulfate attack and its permeability/porosity were analyzed as well as its responding mechanism. Results show that the depth of sulfate crystal attack from surface to inner of concrete can be reduced by decreasing w/c and addition of combining fly ash with silica fume. The variation of relative elastic modulus ratio and relative flexural strength ratio of various specimens before and after being subjected to sulfate attack was compared.

新型玄武岩纤维束混凝土耐久性能试验

为研究新型玄武岩纤维束混凝土的耐久性能,研究了玄武岩纤维束掺量和长度对混凝土抗氯离子渗透性能、抗冻性方面的影响.结果表明:加入玄武岩纤维束后导致混凝土抗氯离子渗透性能降低,纤维束的掺量越大,氯离子扩散系数越大;玄武岩纤维束掺量相同时,短纤维束混凝土抗氯离子的渗透性优于长纤维束混凝土;掺入玄武岩纤维束有利于提高混凝土的抗冻性能,当掺量达到7.96 kg/m^(3)后,随纤维掺量继续增多,混凝土相对动弹性模量的降幅差别不大,掺量为11.94 kg/m^(3)时,抗压强度损失率最低,为11.4%;玄武岩纤维束掺量相同时,不同长度的玄武岩纤维束对混凝土的相对动弹性模量排序为30 mm>20 mm>40 mm,抗压强度损失率排序为30 mm<20 mm<40 mm.

大掺量粉煤灰对UHPC性能影响研究

采用粉煤灰取代分别为0、25%、50%、75%水泥配制UHPC,研究粉煤灰不同取代率对UHPC工作性能、力学性能的影响规律。研究表明,粉煤灰取代率增加,UHPC抗压强度、抗劈拉强度逐渐降低,但取代率为25%时UHPC强度发展较为理想,个别龄期强度甚至超过了基准混凝土的强度,所以粉煤灰掺量为25%时工作性能、力学性能最为理想。

对基于动弹性模量的海工混凝土抗冻损伤评价

为分析冻融环境下海工混凝土性能的退化规律,对三种配合比的海工混凝土进行了快速冻融试验,并对其物理力学性能及氯离子渗透性能进行分析与评估.试验结果表明:当冻融循环分别超过25次和50次后,海工混凝土的内部损伤和表面损伤先后出现明显的加剧;总掺量不变但矿粉含量较多时,海工混凝土的抗冻性较优,且掺入适量纳米SiO_(2)能进一步有效提高混凝土的抗冻性;以动弹性模量损伤度为依据,对冻融循环作用下海工混凝土的抗压强度损失率及氯离子迁移系数增长率进行分析;并对动弹性模量损伤度与冻融循环次数的直接关系进行了探讨.分析结果表明经历冻融作用的海工混凝土,其动弹性模量损伤度与抗压强度损失率、氯离子迁移系数增长率之间存在较好的线性关系,且幂函数能有效地反映动弹性模量损伤度与冻融循环次数之间的关系.

基于RSM-BBD的高原地区桥墩混凝土性能试验研究

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点,探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验,详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型,旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明,与基准组混凝土相比,适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度,增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响,其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度,粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响,其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著,粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著,粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化,本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

花岗岩石粉混凝土抗冻性试验研究

针对花岗岩石粉混凝土抗冻性问题,制备尺寸为100 mm的立方体混凝土试件,进行冻融循环试验,分别测定未冻融和冻融循环25、50、75、100、125和150次时花岗岩石粉混凝土试件抗压强度、质量损失率和动弹性模量,得到主要结果如下:花岗岩石粉混凝土抗压强度、质量损失率、相对动弹性模量与冻融循环次数分别呈负相关、正相关、负相关;冻融循环150次时,编号为S52C10试件抗压强度与其冻融前。抗压强度比值、质量损失率、相对动弹性模量分别为66.0%、1.81%和66.9%;试验表明当花岗岩石粉掺量在0%~20%范围时,掺量为10%的花岗岩石粉混凝土抵抗冻融破坏能力最强,试验结果可以为花岗岩石粉混凝土配合比设计提供参考。

冻融循环下砼力学性能与相对动弹性模量关系

研究冻融循环作用后混凝土受拉峰值应力、受压峰值应力、受拉峰值应变、受压峰值应变、受压极限应变及受拉初始弹性模量与相对动弹性模量之间的关系.对经过0,25,50,75,100和125次冻融循环作用的C20,C30,C40和C50抗拉试件进行单轴拉伸试验,对经过0,25,50和75次冻融循环作用的C20棱柱体试件进行抗压试验,得出各力学性能随相对动弹性模量变化的规律,回归得出相关的计算公式.结果表明:冻融循环作用后,随着相对动弹性模量的降低,混凝土的受拉峰值应力、受压峰值应力及受拉峰值应变等力学性能指标逐渐减小,而受压峰值应变及受压极限应变却逐渐增大.

同一硫酸盐环境下地聚物混凝土与普通混凝土的耐蚀性能及机理分析

实验采用国家标准GB/T 50082-2009中推荐的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法,将粉煤灰基地聚物混凝土(FGC)和普通混凝土(PCC)试样置于质量分数为5%的硫酸钠溶液中进行干湿循环侵蚀实验。以试样侵蚀后的结构形态变化、抗压强度损失、质量体积变化、动弹性模量变化为评价指标,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段对FGC与PCC在同一硫酸盐侵蚀环境中的耐蚀性能、损伤机理以及两者间的相互影响进行了研究与分析。结果显示,随着侵蚀周期的增长两种混凝土的抗压强度和体积均表现出先降低后上升的趋势;二者的最大质量变化率均较小,FGC为0.3%,PCC为0.6%;二者的动弹性模量变化均较为复杂。微观观测发现影响FGC和PCC结构形态的关键物质分别是粉煤灰颗粒与膨胀性产物。化学分析表明FGC与PCC间产生相互影响的原因是材料各组分在侵蚀液中的溶解与渗透。

混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度的关系研究

混凝土抗压强度是衡量混凝土性能的综合指标,但目前判定混凝土冻融破坏采用的指标主要是混凝土动弹性模量,而工程中混凝土动弹性模量却无法测试,因此建立混凝土抗压强度与动弹性模量的关系对于实际工程耐久性评估具有重要的意义。通过不同水胶比、粉煤灰掺量、含气量混凝土在3.5%NaCl溶液中的快速冻融试验,测试了混凝土的动弹性模量、超声声时、抗压强度,根据测试结果建立了混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度之间的关系,为混凝土结构冻融损伤的评定提供了理论依据。

硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能及微观结构

以圆球型页岩陶粒为主要粗骨料，并用一级粉煤灰（FA（I））等体积取代30%普通砂，制备粉煤灰轻骨料混凝土.以超细粉煤灰（UFA）、硅灰（SF）分别等质量取代粉煤灰轻骨料混凝土10%-40%和5%-15%水泥，然后进行抗压强度试验、干湿循环试验、工业CT试验、压汞试验、动弹性模量试验，从混凝土抗蚀系数、孔隙率、动弹性模量等方面研究硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能演变规律及微观结构变化情况.结果表明：在Na2SO4溶液浓度（质量分数）为0%-10%时干湿循环20次，混凝土抗压强度达到最高值，随后下降较快；在10% Na2SO4溶液中干湿循环50次，当UFA，SF取代率分别为20%,10%时，粉煤灰轻骨料混凝土抗蚀系数均达到最高值；掺UFA，SF粉煤灰轻骨料混凝土50-100nm孔所占体积分数明显增多，掺20%UFA和掺10%SF粉煤灰轻骨料混凝土〈100nm孔体积分数分别为普通混凝土的139，146倍；适量掺加UFA或SF能优化轻骨料砂浆界面过渡区微观结构，增强轻骨料砂浆界面黏结性能，延缓硫酸盐对粉煤灰轻骨料混凝土结构基体的进一步侵蚀.

硫酸盐环境下粉煤灰基地聚物混凝土的性能发展与微观结构

试验将粉煤灰基地聚物混凝土试样分成G1、G2、G3三组,其中G1和G2分别置于清水中和质量分数为5%硫酸钠溶液中进行浸泡试验,同时采用5%硫酸钠溶液对G3组试样进行干湿循环试验。通过监测试样试验过程中的表观形貌变化、质量变化、动弹性模量变化、抗压强度变化,并借助扫描电子显微镜(SEM)对其细微观结构形态上的差异进行了对比分析。结果显示,测试周期内三组试样外观未见任何破损;试样质量最大变化率均较小,G1为1.7%,G2为1.5%,G3为1.2%;G1组动弹性模量下降,G2和G3却呈升高趋势;各组试样的抗压强度均有不同程度的增长,且G1、G2、G3三组的耐蚀系数均大于100%。微观分析发现暴露于硫酸盐环境中的FGC不会产生对结构有害的膨胀性产物。

混杂纤维混凝土抗压试验研究

对基体强度为C50,钢纤维、聚丙烯纤维体积率分别为1%～3%、0.11%的混杂纤维混凝土(HFRC)进行了抗压试验,结果表明:HFRC的应力-应变曲线上升段、抗压强度、弹性模量和泊松比均与钢纤维混凝土(SFRC)相近,但应力-应变曲线下降段的平缓程度和韧度指数则较大程度大于SFRC,体现出优异的韧性.

碳化与冻融交替作用下的混凝土抗压强度

通过室内单一碳化、单一冻融,以及碳化与冻融交替作用下的混凝土耐久性循环试验,对比分析了混凝土相对抗压强度、相对动弹性模量和碳化深度等指标的变化规律.结果表明:在碳化与冻融交替作用下,混凝土相对抗压强度要比单一冻融作用时大,但增加程度有限;混凝土相对动弹性模量要比单一冻融作用时小,碳化深度则比单一碳化作用时大.碳化与冻融交替作用下的混凝土抗冻耐久性较之单一冻融作用下有所下降,抗碳化能力较之单一碳化作用下有所减弱.最后建立了碳化与冻融交替作用下以碳化时间和冻融循环次数为变量的混凝土抗压强度拟合模型.

施工期混凝土力学性能的试验研究

通过测试施工期混凝土材料的力学性能参数(立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变本构关系曲线),研究了混凝土力学性能随龄期的变化规律,参照相关文献考虑龄期的影响建立了施工期混凝土各力学性能参数的计算模型.研究表明:随着龄期的不断增长,混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线的峰值应力逐渐增大,而应力-应变曲线的峰值应变逐渐减小;前7d混凝土各力学性能指标变化速度较快,7d后变化速度逐渐变缓.

不同取代率再生骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和冻融循环共同作用下的力学性能研究

再生骨料混凝土有利于城市绿色、可持续化发展。力学性能是混凝土基本性能,对于混凝土在实际工程中的应用十分重要。在我国西北地区,硫酸盐侵蚀和冻融循环双重作用会对混凝土的力学性能产生不利影响。通过把0%、30%、50%、70%、100%取代率的再生骨料混凝土放入5%的硫酸钠溶液中,采用快冻法分别循环0、40、80、120、160、200、240、280次。在每个冻融循环周期结束后分别检测混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量。结果发现:经280次冻融循环之后,若以100%取代率再生骨料混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量损失率为基准,0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗压强度损失率同比分别减少36%、30%、21%、13%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗剪强度损失率同比分别减少25%、21%、15%、9%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土劈裂抗拉强度损失率同比分别减少18%、16%、9%、4%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土动弹性模量损失率同比分别减少23%、21%、14%、10%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土重量损失率同比分别减少7%、5%、3%、2%。最后结合试验结果,详细分析了不同取代率再生骨料混凝土相关性能差异产生的机理,为再生骨料混凝土在实际工程中的应用提供了借鉴。

再生保温混凝土与普通混凝土抗冻性能对比研究

对再生保温混凝土(以下简称为RATIC)与普通混凝土(以下简称为NC)的抗冻性能进行了对比研究。通过对两种混凝土冻融循环作用下的动弹性模量、质量损失率、表观破坏情况以及抗压强度衰减程度的检测记录,对比分析两种混凝土抗冻性能的优劣程度。研究结果表明当冻融循环次数为150次时,NC相对动弹性模量下降为初始值的54.8%,质量损失率达到5.36%,抗压强度降低幅度为45.2%,试件出现严重水泥浆体剥落,边角断裂等现象。当冻融循环次数达到225次时,RATIC相对动弹性模量下降为初始值的60.75%,质量损失率达到4.87%,200次冻融循环下RATIC抗压强度降低幅度为44.2%。

冻融损伤混凝土力学性能研究与等效冻融循环次数计算模型

为研究人工气候环境下冻融损伤混凝土的力学性能退化规律,以冻融循环次数(FTCs)、混凝土强度为设计参数,共设计制作了21组混凝土试块,先后对其进行冻融循环试验与轴心受压试验。结果表明:随冻融循环次数的增加,抗压强度逐渐降低,且降低速率逐渐增大;不同强度等级混凝土的相对动弹性模量P均逐渐降低,且降低速率大致相等;随设计混凝土强度等级的增大,相对抗压强度增加,且增加速率逐渐增大;当冻融循环次数<100时,相对动弹性模量基本不变;当冻融循环次数>100时,相对动弹性模量则逐渐增大。基于试验结果,得到了不同冻融条件下的等效冻融循环次数计算模型,实现了不同冻融条件研究结果的相互利用与对比验证。

秸秆混凝土砌块的力学性能试验研究

秸秆混凝土砌块是一种新型的环保节能建筑材料。通过对秸秆掺量为10%和15%的秸秆混凝土砌块进行轴心抗压强度试验,观察砌块的破坏过程和破坏形态,发现其与普通混凝土砌块相似。根据数据分析得出秸秆混凝土砌块的抗压强度和弹性模量,并用拟合公式对试验数据进行了对比,得到秸秆混凝土砌块的本构关系全曲线,以说明秸秆混凝土砌块的力学性能。

引气剂对机制砂海工混凝土抗冻性能的影响

系统研究了不同引气剂掺量及类型对机制砂海工混凝土抗冻性能的影响,并通过气孔间距试验、电镜扫描等试验方法,分析了冻融环境下不同引气剂对机制砂海工混凝土的作用机理。试验结果表明,当ML类引气剂掺量为0.4%时,机制砂海工混凝土有较好的抗冻性能;醚类引气剂可进一步改善混凝土的工作性,其引入的微小气泡可以改善混凝土的包裹性,同时不影响混凝土的抗压强度;混凝土气泡间距系数、平均气孔弦长越小,其抗冻性能越好。

冻融作用下聚丙烯纤维混凝土力学性能

为了研究聚丙烯纤维混凝土抗冻性能,进行了聚丙烯纤维混凝土冻融试验。结果表明,随冻融循环次数的增加,聚丙烯纤维混凝土损伤不断累积,相对动弹模、抗压强度、抗折强度不断下降;掺入一定量聚丙烯纤维,能有效减缓相对动弹模的损失,有效提高抗折强度,但对于抗压强度的影响并不显著。在试验数据的基础上,分析纤维混凝土冻融力学性能衰减规律,建立了冻融循环作用下聚丙烯纤维混凝土抗压强度、抗折强度衰减模型。