锂渣粉对混凝土气体渗透性能的影响

混凝土的耐久性能与孔结构特征有着密切的联系,锂渣粉作为矿物掺合料能有效的改善混凝土的微观结构减轻有害介质的侵入。利用AUTOCLAM渗透性测试仪测试不同龄期的混凝土气体渗透系数的变化,研究水化进程和矿物掺合料对混凝土气体渗透系数的影响。试验研究了水灰比分别为0.62、0.45、0.38,纯水泥、锂渣粉取代水泥10%、20%、30%的3、7、14、28 d的各龄期混凝土的强度和气体渗透系数。结果表明锂渣混凝土的气体渗透系数受水灰比和锂渣掺量的影响,当水灰比为0.62时,气体渗透系数随着锂渣掺量的增加而明显增大,锂渣的掺入降低了混凝土的渗透性能,但在20%掺量时有最大的水化速率;水灰比为0.45时,20%掺量能改善混凝土的气体渗透性能,且胶凝材料水化速度更快;对于水灰比0.38的混凝土,锂渣掺量30%混凝土的气体渗透系数略高于空白组混凝土,但有更快的水化速度。     

冻融循环作用下锂渣混凝土强度与气体渗透性能的相关性研究

试验测试了锂渣等量取代10%、20%、30%水泥的C30、C40和C60三个强度等级的混凝土在不同冻融循环次数下的强度和气体渗透系数,研究了冻融循环作用下锂渣混凝土强度和气体渗透性之间的相关性。结果表明:冻融循环作用下,锂渣混凝土的气体渗透系数和抗压强度与试件的初始状态、变化速率以及冻融循环次数密切相关,其性能劣化的曲线可采用生长模型中Slogistic1函数进行拟合求解;由拟合结果分析可知,对于C30和C40混凝土来说,锂渣掺量在20%以下,能够改善混凝土的气体渗透性和抗压强度,但对于C60混凝土来说,锂渣掺量超过10%后性能下降较明显;冻融循环作用下,锂渣混凝土气体渗透性系数与抗压强度线性相关性良好。     

氯离子在轴向受压混凝土内的输运试验

设计水灰比为0.55的素混凝土棱柱体试件,研究加载中和加载后不同压应力水平下的氯离子在混凝土内的侵蚀。对试件在8%浓度的氯化钠溶液中浸泡180 d后的取样进行测试,测试结果表明,当施加的压应力小于抗压强度的70%时,持续荷载与瞬时荷载下混凝土内同一深度的自由氯离子质量分数变化很小,且没有一定的规律性。而当压应力施加到95%的抗压强度后卸载时,混凝土内的氯离子质量分数明显增大。施加不大于70%抗压强度的压应力后,混凝土表观氯离子扩散系数有所减小,持续荷载下回归得到的表观氯离子扩散系数比相同应力水平下瞬时荷载时的要小,顺着荷载施加方向的氯离子质量分数和表观扩散系数要小于垂直荷载施加方向的值。根据试验数据及所需满足的边界条件建立了相应的计算公式。     

锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响研究

通过试验研究不同水灰比和锂渣替代率的混凝土试件在不同侵蚀龄期、氯盐溶液浓度的作用下,探讨锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。试验采用自然浸泡法研究氯离子在饱和混凝土中扩散传输性能,通过钻芯取样,分层研磨,依照水溶性氯离子含量的测定方法获取各试件不同深度的氯离子浓度。结果表明,氯离子在混凝土中的扩散能很好地吻合Fick第二定律;锂渣作为矿物掺合料替代水泥后能有效降低氯离子在混凝土中的扩散,当锂渣掺量为20%和30%时,混凝土氯离子扩散系数仅相当于空白试件的40%和37%。水灰比的降低能够显著降低混凝土氯离子扩散系数;随着侵蚀龄期的增大,氯离子扩散系数减小,且各龄期下掺入锂渣的混凝土氯离子扩散系数均比空白试件小。     

掺锂渣再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

研究了再生粗骨料替代率和锂渣掺量对再生粗骨料混凝土力学性能的影响。结果表明:未掺入锂渣时,随再生粗骨料替代率的增大,试件的强度均出现先提高后降低的趋势,当再生粗骨料替代率为30%时强度最高;当再生粗骨料替代率为0时,随锂渣掺量的增加,试件强度会不断的提高,当锂渣掺量为20%时强度达到最高;二者同时作用,当再生粗骨料替代率30%、锂渣掺量20%时,试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度较基准混凝土分别提高39.90%、48.22%、38.21%、12.19%。     

拉伸荷载作用下混凝土抗渗性能的影响因素研究

为了研究拉伸荷载作用下混凝土的抗渗性,本文通过试验研究了拉伸荷载下水灰比、矿物掺合料、引气剂掺量和纤维掺量等对混凝土气体表面渗透系数的影响。结果表明,水灰比越小,气体表面渗透系数随极限荷载比例的变化趋势越小,当水灰比大于0.4,极限荷载比例大于30%时,气体表面渗透系数随极限荷载比例的增大急剧增长;粉煤灰和矿渣的加入都能不同程度改善混凝土的抗渗性能,其中当粉煤灰掺量为10%左右时,气体表面渗透系数最小,低极限荷载比例下矿渣对抗渗性能的改善效果优于粉煤灰,而在高极限荷载比例下情况相反;引气剂的加入会使混凝土的抗渗性有所降低;加入适量纤维能明显改善混凝土在拉伸荷载作用下的抗渗性,且使抗渗性能出现明显劣化的极限荷载比例显著增大,纤维掺量宜在1.0%左右。     

双向压荷载对高性能混凝土氯离子渗透性的影响

采用ASTM C1202快速试验方法——直流电通量法,研究了双向荷载及龄期对C30高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响.试验结果表明:双向荷载对混凝土的损伤以及养护龄期对混凝土损伤的修复均对氯离子渗透性产生显著影响.在竖向压荷载存在的条件下,当侧向压荷载低于30%极限荷载时,随着侧向压荷载的增加,混凝土抗氯离子渗透性能有所增强;当侧向压荷载高于30%极限荷载时,随着侧向压荷载的增加,混凝土抗氯离子渗透性能逐渐减弱.无论施加双向荷载还是施加单向荷载,当荷载水平高于30%极限荷载时,混凝土抗氯离子渗透性能均随时间的增长逐渐降低.     

重复压应力作用后再生混凝土中氯离子渗透性研究

再生混凝土对氯离子的渗透率也随荷载反复作用导致的混凝土内部的结构变化而变化,研究了重复荷载作用下对再生混凝土氯离子渗透性的影响。根据再生混凝土本身的承受应力状况,分别测量对普通混凝土和不同替代率的再生混凝土反复加卸载最大压应力为45%fcy、80%fcy五次后的氯离子渗透性情况。研究表明:经5次加卸载后,再生混凝土氯离子渗透率比普通混凝土要高;反复施加5次荷载后,不同水灰比的再生混凝土与普通混凝土的渗透性,都随着水灰比的增大而增大;加卸载5次最大应力为45%fcy后,替代率不同的再生混凝土渗透性均比相应未加载混凝土大,最大荷载从45%fcy提高到80%fcy后,其氯离子渗透性进一步增大。     

锂渣粉和磷渣粉对再生混凝土力学及耐久性能的影响

研究了不同掺量的锂渣粉和磷渣粉分别单掺和复掺对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：与空白组试件相比,单掺锂渣粉或磷渣粉试件的7 d、14 d和28 d抗压强度变化幅度最高不超过7.7%;与锂渣粉和磷渣粉分别单掺相比,二者复掺对再生混凝土的7 d抗压强度影响不大,但明显提高了14 d、28 d抗压强度;单掺和复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能均较空白组试件好,其中,复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能介于单掺锂渣粉试件和单掺磷渣粉试件之间,单掺锂渣粉试件的抗氯离子渗透性能最好;再生混凝土中的氯离子在环境氯离子浓度较低时以物理吸附和化学结合为主,而在环境氯离子浓度较高时以化学结合为主;氯离子总结合能力随着环境氯离子浓度的增加而下降;复掺20%锂渣粉与10%磷渣粉试件的氯离子总结合能力相对最好。     

预拌锂渣再生骨料混凝土力学性能试验研究

本文以再生骨料取代率、锂渣掺量与水灰比为变量,配制锂渣再生骨料混凝土进行预拌处理,进行力学性能试验研究。研究发现:预拌处理后,锂渣再生骨料混凝土试件可达到预拌混凝土力学性能要求,不同龄期对抗压强度有不同程度的影响;水灰比一定时,再生骨料取代率50%、锂渣掺量20%的28d立方体抗压强度最高;根据试验结果对强度比αc进行线性关系拟合,提出了适用于预拌锂渣再生骨料混凝土抗压强度比的计算公式。     

冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁变形性能试验研究

通过10根冷热循环-荷载耦合下锂渣混凝土梁试件的受弯性能试验,研究了聚丙烯纤维,冷热循环次数及应力比对锂渣混凝土梁曲率和截面弯曲刚度的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可以降低冷热循环对锂渣混凝土的损伤作用,减小试验梁的曲率,减缓水泥水化的速率;锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加,呈现先减小再增大后降低的规律,100次冷热循环下曲率最小;聚丙烯纤维锂渣混凝土梁曲率随着冷热循环次数的增加呈现先降低后增加的规律,300次冷热循环下曲率最小;随着应力比的增加,试验梁截面曲率减小,截面弯曲刚度增大。     

不同应力作用下粉煤灰混凝土徐变后力学性能研究

为研究持续荷载作用对粉煤灰混凝土静力性能的影响,以天津地铁6号线渌水道站为工程背景,进行了不同持荷时间、不同持荷应力条件下混凝土轴压徐变和徐变后静力性能的测试,同时进行了同环境条件下无持荷混凝土收缩和收缩后的静力性能测试。试验结果表明：在15%和30%应力级别下,随着持荷时间延长,混凝土弹性模量会逐渐增加,其增长速率随着持荷时间的增加而减小;相同环境条件下,无持荷收缩试件的弹性模量也有一定增长,数值较30%应力级别持荷试件低5%左右。随着持荷时间的延长,混凝土徐变后的应力-应变曲线弹性阶段的斜率增大,峰值应力也增大;相同环境条件下,无持荷收缩试件的应力-应变曲线弹性阶段的斜率也会增大,峰值应力低于徐变试件,峰值应力增长不明显,增长幅度为徐变试件增长幅度的65%左右。     

荷载作用下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响

研究了一次加载和循环加载下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响,并提出了相应的数学模型。试验结果表明:一次加载和循环加载对混凝土氯离子渗透性均产生较为显著的影响,电通量与应力比之间都近似满足指数函数关系。当应力比为30%时,循环加载后的电通量较一次加载增加较多。锂渣粉的加入可以明显降低混凝土的氯离子渗透性,电通量与锂渣掺量之间近似满足二次函数关系。同时发现,电通量与初始电流具有较好的线性相关性,与相关研究结果比较一致。     

圆钢管锂渣再生混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究圆钢管锂渣再生混凝土短柱的轴压性能,设计了8根试件,对其进行轴压试验研究。试件的主要影响参数为锂渣、再生粗骨料取代率,观察了圆钢管锂渣再生混凝土短柱试件的试验过程和破坏形态,得到了荷载-位移曲线,并分析了锂渣、再生粗骨料的取代率对试件轴压性能的影响。研究结果表明：圆钢管锂渣再生混凝土短柱的破坏形态类似于圆钢管普通混凝土短柱,其良好的强度、刚度和延性,可弥补再生混凝土在力学性能上的不足。     

轴压与硫酸盐耦合作用下混凝土强度劣化机理

为研究混凝土结构荷载与环境耦合作用下的混凝土性能劣化时变规律,对不同应力比的轴压荷载与不同浓度的硫酸钠溶液直接耦合作用下的混凝土强度劣化和微观机理进行了研究,轴压应力比取0%,15%,30%和45%,硫酸钠溶液浓度(质量分数,下同)取0%,5%和10%.结果表明:45%应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合对混凝土强度的劣化有显著促进作用;30%及以下应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合对混凝土强度的劣化有一定抑制作用,其中30%应力比的轴压荷载抑制作用最为显著;相比5%浓度的硫酸钠溶液,10%浓度的硫酸钠溶液对混凝土的劣化有显著加速作用.微观机理研究表明:轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,30%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区劣化最轻,15%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区损伤稍大于30%应力比作用下,45%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区损伤劣化最严重;耦合作用下,微裂缝处的钙矾石和石膏等物质对界面过渡区的填充密实作用较小;随着侵蚀龄期的增加,界面过渡区微裂缝的劣化逐渐加重;在高应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,界面过渡区的劣化对混凝土性能影响更显著;在低应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,界面过渡区的劣化对混凝土性能影响不明显.     

双掺聚丙烯纤维与聚酯纤维混凝土抗冲击性能试验研究

利用压汞法(MIP)测试了不同锂渣掺量的C30、C60混凝土的孔结构参数,计算了被测混凝土的孔体积分形维数、孔轴线分形维数,并研究了混凝土气体渗透系数、锂渣掺量与孔体积分形维数、孔轴线分形维数之间的关系。结果表明,混凝土的气体渗透系数与孔体积分形维数相关性高;C60混凝土在锂渣掺量为10%时,孔体积分形维数和孔轴线分形维数最大;随着锂渣掺量的提高,C30混凝土孔体积分形维数和孔轴线分形维数呈降低的趋势。     

锂渣混凝土孔分形维数与气体渗透性能关系研究

利用压汞法(MIP)测试了不同锂渣掺量的C30、C60混凝土的孔结构参数,计算了被测混凝土的孔体积分形维数、孔轴线分形维数,并研究了混凝土气体渗透系数、锂渣掺量与孔体积分形维数、孔轴线分形维数之间的关系。结果表明,混凝土的气体渗透系数与孔体积分形维数相关性高;C60混凝土在锂渣掺量为10%时,孔体积分形维数和孔轴线分形维数最大;随着锂渣掺量的提高,C30混凝土孔体积分形维数和孔轴线分形维数呈降低的趋势。     

高性能锂渣混凝土的研究及应用

为了将工业副产品锂渣应用到混凝土中,试验分析了锂渣的物相成分和化学组成,先将锂渣单掺取代水泥,再将锂渣分别与矿渣、粉煤灰双掺到混凝土中,研究锂渣对混凝土工作性能、力学性能、耐久性的影响。结果表明,锂渣取代10%~20%的水泥后,混凝土和易性良好,但锂渣掺量大于20%时,随着锂渣掺量的增大混凝土黏稠度增大。粉煤灰与锂渣双掺时,混凝土的工作性好于锂渣与矿粉双掺;锂渣掺量在10%~40%时,符合混凝土早期凝结时间要求;混凝土吸水率随着锂渣掺量的增大先增大后减小,并随着养护龄期的增加而降低;采用锂渣与矿粉、粉煤灰双掺技术,有助于提高混凝土的长期抗氯离子渗透性能。     

锂渣再生混凝土强度及耐久性试验研究

通过试验研究锂渣取代率对再生混凝土轴心抗压强度、弹性模量的影响,通过快速冻融试验研究了锂渣再生混凝土抗冻性能,通过快速碳化试验研究了锂渣再生混凝土抗碳化性能。结果表明,随着锂渣取代率增加,再生混凝土轴心抗压强度、弹性模量先增大后下降。当锂渣取代率为20%时,再生混凝土7 d、28 d轴心抗压强度分别提高39.1%、41.3%,再生混凝土弹性模量提高11.3%,同时混凝土的抗冻性能及抗碳化性能最强。当锂渣取代率为30%时,混凝土内部缺陷增多,混凝土抗压强度开始下降,抗冻、抗碳化性能均变弱。     

持续应力作用下基于电通量法的混凝土渗透性研究

试验设计了混凝土压应力和弯曲应力加载装置,利用弹簧变形储能提供持续稳定应力,研究了应力作用下混凝土电通量的变化规律。结果表明,混凝土强度等级越低,渗透性越大,混凝土自身密实程度及裂缝决定其渗透性大小。在压应力作用下,当应力比小于0.4时,电通量随应力比的增大而减小,而应力比大于0.4时,电通量则随应力比增大而快速增大。弯曲应力作用下,电通量随应力比的增大而不断增大。