改性硫铝酸盐水泥砂浆力学性能及耐久性能研究

过快的流动度损失和后期不稳定的强度发展限制了硫铝酸盐水泥工程中的进一步应用。因此以葡萄糖酸钠作为缓凝剂,掺入硅灰制备成改性硫铝酸盐水泥砂浆,并对其工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能开展了系统研究。研究结果表明:葡萄糖酸钠掺量0.4%可有效延长硫铝酸盐水泥砂浆凝结时间,提高砂浆流动性和抗氯离子渗透性能;硫铝酸盐砂浆工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能均随硅灰掺量的增加先提高后降低,硅灰最优掺量为20%。

改性橡胶颗粒对超高性能混凝土耐久性及抗冲磨性能影响

橡胶颗粒加入到超高性能混凝土(UHPC)中,会使其强度显著下降。通过对橡胶颗粒进行表面改性,研究改性后的橡胶颗粒掺量对UHPC的基本力学性能、耐久性、抗冲磨性能以及抗冲击性能影响。研究结果表明:采用多巴胺盐酸盐溶液对橡胶颗粒进行改性,可以在橡胶颗粒表面引入亲水基-OH和-NH_(2),改善橡胶颗粒与水泥基体之间界面黏结性能,使UHPC的力学性能降低幅度减小,明显提高UHPC抗冲磨性能以及抗冲击性能;在改性橡胶颗粒掺量10%时,UHPC的抗冲磨性能和抗冲击性能分别提高了28.6%和65.2%;与掺未改性橡胶颗粒的UHPC相比,掺入改性橡胶颗粒的UHPC抗氯离子侵蚀能力得到加强。

氯盐结晶作用下掺合料对海工HPC性能的影响

通过6 mol/L的NaCl溶液半浸泡和干湿循环实验,对海洋环境氯盐结晶作用进行模拟,研究了氯盐结晶作用下矿物掺合料对海工HPC(高性能混凝土)性能的影响。结果表明:混凝土在氯盐结晶作用下,相对动弹模量和抗压强度后期均呈现下降趋势,其中干湿循环的盐结晶破坏作用最为严重;由于盐溶液毛细上升原因,混凝土在泛霜结晶区也产生明显的氯离子渗透。在28 d等抗压强度下,掺矿物掺合料明显有助于提高混凝土抗盐结晶破坏和抗氯离子渗透性能,其中干湿循环90次后的混凝土,氯离子渗透深度仅约为空白混凝土的2/5。通过微观分析发现,盐结晶破坏主要与混凝土中存在的大孔和毛细孔有关。

粉煤灰和表面防护剂对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

提升混凝土耐久性能的关键在于提高其抗渗性能,涂抹表面防护材料和掺加粉煤灰是两种常用的技术手段,为研究两种技术对混凝土抗氯离子渗透性能的协同提升效果,设计了不同掺量粉煤灰混凝土,对部分试件进行了无机表面防护材料喷涂,研究其对立方体抗压强度和抗氯离子渗透性的影响。试验结果表明:混凝土的抗压强度受粉煤灰掺量的显著影响,而受表面防护剂的影响不大;涂抹防护剂对无掺加粉煤灰或掺加少量(9.5%)粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性能提升效果更为明显;对掺量较大(19%)的粉煤灰混凝土,测试其抗氯离子渗透性能时,建议以长龄期的结果为主为宜。

含氯再生骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

采用纳米SiO_(2)溶液浸泡含氯再生骨料以降低骨料含氯量,并在此基础上考虑复掺矿物掺合料,设计16组配合比以制备C40再生骨料混凝土,测定其7 d、28 d的抗压强度与28 d的电通量、Cl^(-)扩散系数。结果表明:再生骨料中的Cl^(-)可提高混凝土7 d的抗压强度,少量降低其28 d的强度,但会大幅度破坏混凝土抗Cl^(-)渗透性能;纳米SiO_(2)溶液改性后骨料含氯量显著降低,与矿物掺合料联合作用将有效提升再生混凝土力学性能与抗Cl^(-)渗透性能;其中,30%粉煤灰与8%硅灰复掺优化效果最佳,Cl^(-)渗透系数较未掺掺合料组降低85.6%。基于含氯再生骨料多重界面与Cl^(-)扩散机理,推导“内渗型”Cl^(-)扩散模型,并将其用于含氯再生骨料混凝土构件服役任意龄期的Cl^(-)含量预测。

掺稻壳灰与纤维素纤维混凝土抗氯离子渗透和抗冻性试验研究

为了研究水胶比、稻壳灰和纤维素纤维对混凝土耐久性能的影响,以稻壳灰掺量(0、10%和20%)、纤维素纤维掺量(0.7 kg/m^(3)、1.1 kg/m^(3)和1.6 kg/m^(3))和水胶比(0.37、0.41和0.45)为变量,通过9组正交试验得到3种因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响规律,并分别建立了掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型.结果表明:各因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能影响显著程度依次为:水胶比>稻壳灰掺量>纤维素纤维掺量;混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能随稻壳灰掺量的增加显著增强,随纤维素纤维掺量的增加呈先增强后减弱的趋势,在水胶比为0.37时最优;稻壳灰掺量为20%时,混凝土抗氯离子渗透性能最佳,抗冻性能最优;纤维素纤维掺量为1.1 kg/m^(3)时,混凝土抗氯离子渗透性能最好,抗冻性能最强;增加稻壳灰掺量、添加适量的纤维素纤维可以提高混凝土基体的密实度、减少微裂缝,进而增强混凝土的耐久性能;所建立的掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型与试验结果吻合较好,具有一定的适用性,可为制备绿色高性能混凝土提供理论依据和支撑.

基于索塔大体积混凝土实体温度匹配养护的C50混凝土性能研究

为探究桥梁索塔结构内部混凝土的实际性能发展规律,将某长江公路大桥索塔C50大体积混凝土施工时的芯部温度作为混凝土的匹配养护温度,对比研究了标准养护和温度匹配养护对纯水泥、单掺20%粉煤灰、复掺20%粉煤灰和15%矿粉3种C50混凝土试件的强度发展规律、抗氯离子渗透性和水化产物微观形貌的影响。结果表明:温度匹配养护下的高水化温度显著激发了掺有粉煤灰和矿粉的复合胶凝材料的水化活性,复掺粉煤灰和矿粉的混凝土在温度匹配养护下的3 d抗压强度和抗折强度较标准养护分别提高45%和30%以上;温度匹配养护抑制了纯水泥混凝土的后期强度发展,且增大了其脆性,降低了抗氯离子渗透性,而单掺粉煤灰或复掺粉煤灰和矿粉可以改善或消除上述不利影响;无论是标准养护还是温度匹配养护,复掺粉煤灰和矿粉的混凝土具有最高强度、最大折压比和最好的抗氯离子渗透性,适合索塔大体积混凝土结构施工使用。

不同因素对混凝土抗氯离子渗透性能影响的研究

为进一步提升混凝土的耐久性能,文中主要就水灰比、粉煤灰掺量、用水量及引气剂掺量对桥梁混凝土电通量的影响进行研究。结果表明,水灰比越小、用水量越小、引气剂掺量越多,桥梁混凝土的抗氯离子渗透性能越强;水灰比每增加1,桥梁混凝土的电通量增加8702.7 C;用水量每增加1 kg/m^(3),桥梁混凝土的电通量增加25.5 C;曲线下降阶段粉煤灰掺量每增加1%,桥梁混凝土的电通量降低7.7 C;引气剂掺量每增加1%,桥梁混凝土的电通量降低19560 C。为提高桥梁混凝土的抗氯离子渗透性能,应尽可能降低桥梁混凝土的水灰比,降低桥梁混凝土中的用水量。

内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土配合比设计及性能研究

试验研究了不同掺量水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)对混凝土保水性、力学性能、抗渗性能、抗氯离子渗透性能及凝结时间的影响,并采用扫描电镜观察分析其微观形貌。试验结果表明:适量的CCCW能明显改善混凝土的保水性及力学性能,当CCCW掺量为0.8%时效果最佳;CCCW的掺入对混凝土的抗渗性能以及抗氯离子渗透性能也有提升,当CCCW掺量为1.0%时,抗渗压力比升高趋势更明显,电通量最低,随着CCCW掺量增加,混凝土凝结时间有所缩短;SEM照片显示CCCW的掺入能促进裂缝与空隙处的水化反应,生成枝蔓状结晶体,使得混凝土更加致密,提高了混凝土的力学性能与抗氯离子渗透性。

不同强度等级铁矿废石骨料混凝土抗氯离子渗透性能

在固废资源化发展背景下,利用铁矿废石骨料生产混凝土可以有效缓解天然砂石资源面临枯竭的困境。为研究不同强度等级铁矿废石骨料混凝土的抗氯离子渗透性能,设计了水胶比分别为0.59、0.35和0.23的混凝土,进行了立方体抗压强度试验,并采用电通量法分别测试了养护28 d和56 d混凝土的抗氯离子渗透性能。试验结果表明:养护28 d后,3种混凝土立方体抗压强度分别为25.3 MPa、54.6 MPa和79.9 MPa,渗透性评价依次为低、很低和极低;养护56 d后,3种混凝土的抗压强度分别增长16.9%、9.4%和7.4%,且电通量明显降低,说明养护龄期对渗透性的影响显著;混凝土的电通量与抗压强度具有极强相关性,呈线性递减关系。

掺贝壳骨料混凝土的性能及固碳效果研究

将废弃贝壳制成再生粗、细骨料,研究了贝壳骨料等质量部分替代天然骨料对混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并依托福建泉港海岸修复工程,分析了掺贝壳骨料混凝土的固碳性能。结果表明:随着粗、细贝壳掺量的增加,试件的抗压、抗折和劈裂抗拉强度均先增大后减小;在粗贝壳掺量一定的情况下,增加细贝壳掺量对试件的抗氯离子渗透性能影响不大;当细贝壳掺量一定时,随着粗贝壳掺量的增加,试件的抗氯离子渗透性能下降;综合考虑力学性能和抗氯离子渗透性能,推荐粗、细贝壳的最佳掺量均为40%,据此可估算出福建泉港海岸修复工程中贝壳骨料生态贝藻礁可固碳1657 t,可清理陆地堆积废弃贝壳0.035 km^(2),生态环境效益显著。

建筑垃圾再生微粉对C30~C40再生混凝土性能的影响

为了评价废混凝土类建筑垃圾再生微粉作为掺合料用于C30、C35、C40强度等级再生混凝土中的可行性,选择建筑垃圾处置厂经收尘得到的再生微粉,以不同比例等量取代粉煤灰制备C30、C35、C40再生混凝土,考察其减水剂用量、抗压强度、抗折强度、动弹性模量、电通量等指标的变化规律。结果表明:掺加再生微粉略微提高减水剂用量,且对再生混凝土的抗压强度、动弹性模量、抗折强度、抗氯离子渗透性有一定的劣化作用,但再生微粉取代率不超过25%时,对抗压强度与抗折强度的劣化作用可控制在5%以内。此外,使用再生微粉取代粉煤灰可降低混凝土材料的综合成本,具有显著的社会经济效益。即再生微粉作为掺合料制备C30、C35、C40强度等级再生混凝土具有可行性。

海洋环境下玄武岩纤维混凝土的抗侵蚀及力学性能

基于纤维混凝土契合当前海洋环境下混凝土服役的实际需求以及玄武岩纤维混凝土在海工类建筑物中的应用仍处于探索阶段。针对玄武岩纤维掺入海工混凝土后抗氯离子渗透性能以及力学抗裂性能的变化情况与作用机制展开研究;采用体积外掺法将长度为12,18,24 mm的玄武岩纤维分别以0.1%,0.2%,0.3%的体积掺量掺入海工混凝土中,就各纤维变量对混凝土电通量与混凝土拉压力学性能的影响展开分析。结果表明:混凝土电通量随着纤维掺量的增大呈现先降后增趋势,提升混凝土抗氯离子侵蚀性能的最佳掺量为0.1%~0.2%;不同尺寸纤维相同掺量下混凝土抗氯离子性能与纤维长度成正比;混凝土立方体抗压强度处于正增长趋势的纤维区间为0.1%~0.2%;0.2%掺量下的18 mm纤维,对混凝土劈裂抗拉强度提升幅度最大,0.3%掺量下的12 mm纤维混凝土劈裂抗拉强度提升最小;当掺入0.2%体积纤维时,18,24 mm玄武岩纤维混凝土拉压比增益最大,体积掺量为0.3%时,12 mm玄武岩纤维混凝土拉压比增益最大。

含粗骨料UHPC的强度尺寸效应与性能研究

研究了胶凝材料组成比例、钢纤维类型(平直型、端钩型)对含粗骨料超高性能混凝土(UHPC)强度尺寸效应、工作性和收缩性能的影响,分析了减缩剂掺量(0~2.0%)对含粗骨料UHPC收缩性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和孔结构的影响。结果表明:适当增加粉煤灰掺量有利于改善含粗骨料UHPC的工作性,降低收缩;掺入钢纤维降低了含粗骨料UHPC的工作性,但抑制了收缩,且端钩型钢纤维抑制效果更显著;掺入1%钢纤维能够有效降低含粗骨料UHPC的强度尺寸效应,且平直型钢纤维的降低效果更好;掺入减缩剂明显降低了含粗骨料UHPC的收缩,但会使抗压强度降低,总孔隙率增大,抗氯离子渗透性能变差。

海洋环境下预除氯海水拌制钢筋混凝土构件可行性

考虑岛礁建设中拌和混凝土的需要,本文提出采用工业污水除氯中常用的超高石灰铝法对模拟海水进行预除氯。探讨了除氯反应所需较优反应物料比例、较优反应时间及反应温度和二次除氯对除氯效果的影响;采用预除氯海水拌和混凝土试件,评估了混凝土的抗氯离子渗透性能、力学性能和预除氯混凝土中普通钢筋的抗腐蚀性能。结果表明:与模拟海水拌和的混凝土试件相比,预除氯海水在环境条件下的前期对混凝土的抗氯离子渗透性能有一定改善;降低水胶比可有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能;在模拟海洋干湿循环下、预除氯海水混凝土试件中,普通钢筋在干湿循环的前4个周期表现出较优的抗腐蚀性能。因此,在海洋环境中采用超高石灰铝法对海水进行预除氯并用于浇筑钢筋混凝土构件是可行的。

再生微粉对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

研究了分别单掺与复掺再生混凝土粉(RCP)、再生砖粉(RBP)对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并建立了氯离子扩散系数和电通量之间的关系式。结果表明:单掺RCP或RBP时,随着其掺量从0增至30%,试件的电通量和氯离子扩散系数均先减小后增大,说明抗氯离子渗透性能先增强后减弱,RCP和RBP的最佳掺量均为10%;复掺RCP和RBP时,随着RBP占比的增加,试件的电通量和氯离子扩散系数均先减小后增大,最佳m_(RBP)∶m_(RCP)为1∶1;掺再生微粉混凝土的氯离子扩散系数和电通量之间具有良好的线性关系。

膨润土-PVA纤维混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性研究

【目的】针对在不利环境和复杂荷载下混凝土开裂、钢筋锈蚀等日益突出的问题,研究同时掺入膨润土和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维对混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性能的提升效果,以期改善混凝土在恶劣条件下的耐久性。【方法】通过对16组不同配合比的膨润土-PVA纤维混凝土开展抗压强度试验和抗氯离子渗透性试验,分析了养护龄期、膨润土替代率和PVA纤维掺量对混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。同时,采用扫描电子显微镜技术深入研究了不同掺量下的膨润土-PVA纤维混凝土的微观结构特性。【结果】适量掺入膨润土和PVA纤维可提高混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能,膨润土的最佳替代率为5.0%,PVA纤维最佳体积掺量为1.2 kg/m^(3)。【结论】膨润土颗粒附着在纤维表面,这不仅增加了纤维的粗糙度,还增强了纤维与混凝土间的黏结性,使混凝土内部结构更紧密,从而显著改善了混凝土的力学性能。本研究可为实际工程中混凝土改性提供参考。

氧化石墨烯-硅烷复合乳液对混凝土抗氯离子渗透性能的影响及机理分析

研究了涂覆氧化石墨烯-硅烷复合乳液和硅烷乳液对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并通过分子动力学模拟构建了氯离子在C-S-H凝胶孔道中的传输模型,分析了复合乳液的作用机理。结果表明:涂覆复合乳液与硅烷乳液均能有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能,其中,复合乳液的效果更好;乳液中的分子与C-S-H界面通过静电力、分子间相互作用力、成键等方式互相结合,改变了C-S-H界面性能,减缓了水分子进入孔道中的速度,也降低了氯离子的渗透速度;乳液分子在孔道中通过吸附作用吸附周围的分子,形成较大体积的团簇体,阻塞了孔道,抑制了孔道中氯离子与水分子的传输,从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。

纳米CaCO_(3)改性大掺量沸石粉混凝土性能研究

为研究纳米CaCO_(3)对大掺量沸石粉混凝土的性能优化作用,分别以单掺沸石粉和复掺沸石粉、纳米CaCO_(3)(NC)改性的方式制备高性能混凝土(HPC),并测试其工作性能、力学性能、抗氯离子渗透性及微观结构,研究NC对大掺量沸石粉混凝土的性能影响及作用机理。结果表明,大掺量沸石粉会降低混凝土工作性能和早期力学性能,但能够提高抗氯离子渗透性能和后期力学性能,当沸石粉掺量为20%时,HPC的7 d、28 d、90 d抗压强度分别为基准组的89.52%、97.60%、101.07%,劈裂抗拉强度为基准组的92.65%、99.85%、102.62%,抗氯离子渗透性能较基准组提高5.64%;在此基础上复掺NC后,沸石粉混凝土的负面影响得到改善,抗氯离子渗透性进一步增强。当NC掺量为1.0%时,HPC 7 d、28 d、90 d抗压强度分别较未掺NC时提高12.34%、8.90%、5.91%,劈裂抗拉强度提高14.76%、11.30%、7.95%,抗氯离子渗透性能提高20.92%。NC能够促进沸石粉水泥体系水化反应,优化水化产物形态,细化浆体孔隙结构,提高混凝土的致密性。当沸石粉掺量为20%,NC掺量为1.0%时,大掺量沸石粉混凝土的各项性能达到较优水平。

SY-G型高性能膨胀抗裂剂对混凝土性能的影响

本文研究了SY-G型高性能膨胀抗裂剂在C40混凝土中的应用效果,深入探讨该膨胀抗裂剂对混凝土抗压强度、抗水渗透性能、抗氯离子渗透系数及限制膨胀率的影响。结果表明:随SY-G型高性能膨胀抗裂剂掺量的逐渐增加,混凝土的抗压强度不断增大,抗水渗透性能和抗氯离子渗透性能逐步提升,限制膨胀率达到标准技术要求且表现出先快速后平缓的增长趋势。因此,SY-G型高性能膨胀抗裂剂有效地提高混凝土力学性能和耐久性,延缓或阻止其裂缝的产生,进一步提高混凝土的使用寿命。