Effect of Mineral Admixture on Fracture Behavior of Concrete under Freeze-Thaw Cycles

According to GBJ82-85 test method for frost resistance of concrete,four-point bending tests were used to examine the effects of mineral admixture(silica fume and fly ash)on fracture toughness,fracture energy and dynamic elastic modulus of concrete subjected to rapid freeze-thaw cycles The microstructure of the concrete was also analyzed.The results show that with the increase of the number of freeze-thaw cycles,the fracture toughness of concrete,and the loss of fracture energy as well as the l0ss of relative dynamic elastic modulus showed a downward trend.The air content of fresh concrete is the most important parameter to improve frost resistance of concrete There existed distinct difference for silica fume and fly ash to enhance fracture performance and microstructure of the concrete under freeze-thaw cycles.The l0ss of fracture energy and the loss of relative dynamic elastic modulus kept a good linear relationship.

不同矿物掺合料对再生抹灰砂浆耐久性能的影响

再生细骨料存在高吸水性及多孔隙的缺点。粉煤灰和砖粉作为矿物掺合料,具有较好的填充效应、活性效应和微集料效应。试验将粉煤灰和砖粉分别掺入到再生抹灰砂浆,研究在不同胶砂比条件下制备再生砂浆的28d收缩率和冻融25次后冻融指标。试验结果表明:掺入适量的粉煤灰和砖粉可以有效改善再生抹灰砂浆的性能,提高其耐久性和工程应用价值。

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)。

不同矿物掺合料对C30混凝土抗冻性能影响研究

基于冻融对混凝土力学性能和耐久性的巨大破坏,设计了3组试件进行了对照试验,研究了不同矿物掺合料(如:矿粉、石粉、粉煤灰、砂率等)对C30混凝土力学性能和抗冻性能的影响并总结了规律。研究结果表明:掺入矿粉对C30混凝土试件的抗冻性能有利;水胶比相同的情况下,提高混凝土密度更有利于增加其抗压强度和动弹模量;降低砂率有助于增加C30混凝土试件的抗压强度;掺入不同矿物掺合料尤其是粉煤灰,对C30混凝土试件抗冻性能有利。该研究成果可为混凝土生产提供指导。

高性能混凝土微裂缝与显微结构的研究

本文从宏观性能和显微结构两方面进行试验研究后发现 ,高性能混凝土内部微裂缝的产生是混凝土耐久性降低的主要原因。减水剂、掺合料及引气剂的掺入 ,可使孔结构细化 ,并通过火山灰效应和孔内的填充效应显著改善混凝土的耐久性。

混凝土在不同溶液中抗冻性能的研究

采用快冻法研究了纯水泥混凝土、FA混凝土和FA与SF双掺的混凝土在不同溶液中的抗冻性能。结果表明:不同混凝土在不同溶液中抗冻性能不同。在水溶液中,纯水泥混凝土的抗冻性要好于FA混凝土和FA与SF双掺的混凝土;在NaCl溶液中,FA混凝土和FA与SF双掺的混凝土抗冻性强于纯水泥混凝土;在Na2SO4溶液中,FA与SF双掺的混凝土抗冻性最强,FA混凝土次之,纯水泥混凝土较弱;在盐卤水中,混凝土一般不会发生冻融破坏,混凝土抗冻性取决于混凝土抗盐溶液化学侵蚀的性能。

双掺硅灰、粉煤灰对青藏铁路用高性能混凝土性能的影响

本文采用在混凝土中双掺硅灰和粉煤灰及添加引气剂的方法,向青藏铁路建设用混凝土浇筑施工提供配合比,确保混凝土性能满足施工与使用要求。试验研究表明,对于水胶比为0 41左右的混凝土,该方法能明显改善混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力,有效提高混凝土抗冻融循环达300次。根据抗氯离子渗透试验结果推测,这主要是由于混凝土中矿物掺合料与氢氧化钙发生进一步水化,增强了混凝土的密实性,改善了混凝土耐久性。

矿物掺合料对高性能混凝土的孔结构及抗冻性能的影响

矿物掺合料是高性能混凝土的必备组分之一。试验表明,复掺多种矿物掺合料能有效减少高性能混凝土浆体中的孔隙率,改善孔的结构分布,同时大大提高了混凝土的抗冻耐久性能。

矿物掺合料对轨枕混凝土耐久性能影响的研究

研究磷矿渣、粉煤灰及磨细矿渣粉不同掺量对轨枕混凝土氯离子电通量及抗冻性能的影响,并分析了矿物掺合料对轨枕混凝土耐久性能的作用机理,结果表明:矿物掺合料的掺入改善了轨枕混凝土抗氯离子渗透性能;3种矿物掺合料相比较,掺矿渣轨枕混凝土抗氯离子渗透性能最佳;经过300次冻融循环,掺矿物掺合料的轨枕混凝土各抗冻指标保持完好。矿物掺合料掺量为30%时,掺矿渣、粉煤灰及磷矿渣的轨枕混凝土300次冻融循环的相对动弹性模量达到基准混凝土的113%、116%和119%;50～300次冻融循环的质量损失率均低于基准混凝土的60%。

冻融循环对C60高强混凝土吸水性能影响的试验研究

通过试验研究了冻融对C60高强混凝土吸水性能的影响,研究结果表明:(1)随着冻融循环次数增加,混凝土的吸水质量逐渐增大,吸水高度随时间的变化规律可以用负指数函数很好的描述。(2)当冻融30次时,混凝土的初始吸水率(0时刻)和未冻融混凝土的初始吸水率相等;当冻融60次和90次时,混凝土初始吸水率大于未冻融混凝土初始吸水率。(3)随着冻融次数增加,混凝土的孔隙度增大,冻融循环90次后,较未经冻融混凝土增大约55%。

绿色高性能混凝土正交试验研究

采用粉煤灰、矿渣、沸石和硅藻土作为混凝土掺合料,在自然养护和复合盐冻融环境下测试混凝土试块的抗压强度。通过混凝土配合比的正交试验,分析了有关因素对该高性能混凝土的影响和效果,验证了这四种矿物掺合料都具有很好的活性,可以作为掺合料配制高性能混凝土。研究发现:在复合盐冻融环境下,掺硅藻土和沸石的混凝土耐久性要优于掺粉煤灰和矿渣的混凝土,本实验中最优组合为A2B2C3D2。硅藻土的最佳掺量还可以适当增加,掺量修正后的混凝土符合高性能的要求。

干燥环境条件下大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性

用快冻法研究了单掺铝酸盐膨胀剂和钢纤维及其复合对大掺量矿物掺合料混凝土抗冻性的影响。结果表明:大掺量矿物掺合料高强混凝土(HSC)具有较好的抗冻性,但是其抗冻性对养护环境相对湿度(RH)非常敏感,干燥养护条件下的冻融寿命仅有标准养护的38%～40%。单掺2%钢纤维在保证其抗冻性不变的基础上,可改善其抗冻性对养护环境RH的敏感性。单掺10%膨胀剂能够降低大掺量矿物掺合料HSC的抗冻性对养护环境湿度的敏感性,但是其冻融寿命降低了34%。此外,在改善大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性及其湿度敏感性方面,复合掺加膨胀剂和纤维的效果并不比单掺膨胀剂或纤维的效果更好。

高强高模聚乙烯纤维对大掺量矿物掺合料高强混凝土抗冻性的影响

用快冻法研究高性能的高强高模聚乙烯(High elasticity module polyethylene,HEMP)纤维对大掺量矿物掺合料高强混凝土(High strength concrete,HSC)抗冻性的影响。结果表明,大掺量矿物掺合料HSC具有较好的抗冻性,但是其抗冻性对养护环境RH非常敏感,干燥养护条件下的冻融寿命仅有标准养护的38%~40%。掺加0.1%HEMP纤维虽然降低了大掺量矿物掺合料HSC的抗冻性,但能够显著改善其抗冻性对养护环境RH的敏感性,在30%RH^50%RH养护条件下的冻融寿命高达标准养护时的81%~90%。

无砟轨道双块式轨枕增强型矿物掺合料的研究

研究了由超细矿粉、高活性硅粉和高性能改性剂配制成的增强型矿物掺合料对水泥水化热、水化产物的影响,以及对轨枕混凝土抗压强度、抗冻性、电通量和干缩率的影响,结果表明:掺入5%和10%增强型矿物掺合料促进了水泥水化,提高了水化产物的结晶度,使轨枕混凝土蒸养12 h的抗压强度分别提高14.3%和21.4%,后期强度稳定增长;掺增强型矿物掺合料降低了轨枕混凝土电通量,提高了混凝土抗氯离子渗透性和抗冻性;掺5%和10%增强型矿物掺合料的轨枕混凝土的28 d干燥收缩率分别降低了20%和33%。

矿物掺合料对混凝土抗盐冻性的影响

采用快冻法研究了不同矿物掺合料对混凝土在不同盐溶液下(淡水、3.5%Na Cl溶液、5%Na2SO4溶液、3.5%Na Cl和5%Na2SO4复合溶液)冻融性能的影响规律。结果表明:淡水冻融主要是造成混凝土的内部损伤,氯盐和复盐冻融主要是混凝土表面的剥落,硫酸盐冻融下,两种损伤均存在。在混凝土含气量基本相同的情况下,矿物掺合料种类对混凝土抗氯盐冻融的能力影响由小到大为:FA+SG<FA<SG<OPC;抗硫酸盐冻融的能力影响:FA<SG<OPC<FA+SG;抗复盐冻融的能力影响:FA+SG<FA<OPC<SG。

冻融环境下矿物掺合料混凝土与钢筋间黏结性能

为了探讨冻融环境下不同矿物掺合料对混凝土与钢筋之间黏结性能的影响,选用粉煤灰、磨细矿渣和硅灰3种混合材设计了4种矿物掺合料钢筋混凝土试件,采用快速冻融试验和黏结拉拔试验方法,研究了随着冻融循环次数增加各组试件的黏结强度及黏结破坏形式的退化规律。试验结果表明:硅灰与磨细矿渣的复合掺入提高了钢筋混凝土的黏结抗冻耐久性能,而粉煤灰的单掺加入对冻融环境下钢筋混凝土之间的黏结强度以及黏结延性都是不利的。因此,对于寒冷地区的钢筋混凝土结构建议粉煤灰与硅灰或磨细矿渣复合掺加使用。

高性能轻集料混凝土的耐久性

研究了轻集料种类、预湿程度和矿物掺和料对高性能轻集料混凝土(HPLC)抗氯离子渗透性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性的影响.结果表明:由高强页岩、黏土或粉煤灰陶粒配制的HPLC较普通集料HPC具有更高的抗氯离子渗透、抗冻及抗硫酸盐侵蚀性能,掺适量粉煤灰、矿粉或硅灰等矿物掺和料能显著提高HPLC的耐久性.与低吸水率的页岩陶粒和粉煤灰陶粒相比,用吸水率高的黏土陶粒经24 h预湿处理后配制的HPLC其抗氯离子渗透能力更佳,但强度与抗冻性较差.页岩陶粒预湿处理降低了HPLC的抗氯离子渗透性和抗冻性,但对其抗硫酸盐侵蚀性影响不大.对陶粒预湿程度大的HPLC,通过提高含气量可改善其耐久性.同时对耐久性机理做了初步探讨.

双掺技术在尾矿砂加气混凝土中的应用

目的复掺减水剂、稳泡剂改善尾矿砂加气混凝土孔结构;复掺矿渣、偏高岭土、粉煤灰提高尾矿砂加气混凝土孔间壁密实度,解决其吸水率高,抗压强度偏低,抗冻性偏差的问题.方法制备B06级尾矿砂加气混凝土试件,测试加气混凝土试块的干密度、抗压强度、质量吸水率以及抗冻性能.结果减水剂掺量为0. 14%,稳泡剂为铝粉掺量的20%时,质量吸水率下降到57%,抗压强度4. 68 MPa;复掺外加剂与各种矿物掺合料可以使抗压强度提高到5. 76 MPa,吸水率降低到50%.结论双掺技术可以有效提高加气混凝土的抗压强度,降低吸水率,同时满足寒冷地区冻融50次的要求,冻融循环后达到B06优等品(A)的冻融标准.

混凝土水饱和程度影响因素的研究

混凝土水饱和系数直接影响其抗冻性和耐腐蚀性。本文采用对混凝土试件施加不同水压力的方法来研究混凝土的饱和系数。用正交方法分析研究不同压力情况下,水胶比、含气量和掺合料三个因素对混凝土水饱和系数的影响。

提高混凝土抗冻耐久性技术的研究综述

本文针对北方寒冷地区混凝土冻融破坏问题 ,扼要综述了国内外混凝土抗冻耐久性技术的研究动态 。