矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀的有效性研究

以40 mm×40 mm×160 mm细碎石混凝土试件和20 mm×20 mm×20 mm水泥石试件进行试验.矿物掺合料取代水泥用量为0、10%、30%和50%.8个月浸泡试验表明,Ⅰ级粉煤灰、矿渣、煤矸石等矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着-个临界掺量,小于其临界掺量时掺合料对混凝土的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响.机理分析表明掺合料一方面降低了Ca(OH)2从混凝土内部向其表面的扩散速度及混凝土表层Mg(OH)2薄膜的增厚速度,另一方面水泥石的孔结构随掺合料掺量的增大而改善.     

复掺矿物掺合料对混凝土收缩徐变的影响规律及应用

为研究矿物掺合料复掺对高性能混凝土收缩徐变性能的影响规律,设计了矿粉和粉煤灰掺量比例为1∶1、1∶2、2∶1比例共6组试件,其中矿物掺合料的总掺量为胶凝材料的10.0%、22.5%、30.0%。试验结果表明:(1)矿物掺合料复掺时对高性能混凝土收缩性能和徐变性能均有较大的影响,龄期180 d后,6组试件的收缩应变最大差值为43με,徐变应变最大差值为126με。(2)当矿物掺合料总掺量一定,矿粉与粉煤灰的掺量比例越大,对应的混凝土收缩越大,徐变越小。(3)当控制单一变量时,矿粉掺量与高性能混凝土的收缩徐变均呈反比,而粉煤灰掺量与高性能混凝土收缩呈反比,与徐变则呈正比。(4)当矿物掺合料掺量比例一定时,总掺量的增加对收缩的影响表现为先增加后降低,徐变则随着总掺量的增加而增大。     

早强降黏型复合掺合料对盾构管片混凝土性能的影响

研究了早强降黏型复合掺合料对盾构管片混凝土的工作性、养护时间、脱模强度、力学性能和长期耐久性能的影响。结果表明,掺加早强降黏型复合掺合料能够在一定程度上降低混凝土拌合物的黏度,提高混凝土的脱模强度及早期强度,从而改善盾构管片混凝土的外观,提高盾构管片模板周转率,对混凝土的耐久性能也有一定的提升。     

不同矿物掺合料超高强混凝土抗冻融性能的试验研究

以质量损失率和相对动弹性模量为评价参数,结合矿物掺合料的火山灰效应,研究不同矿物掺合料超高强混凝土在0.21、0.24、0.27这3种水胶比下的抗冻融性能。结果表明,同一水胶比下,20%矿粉+20%粉煤灰+10%硅灰三元复掺制备的超高强混凝土质量损失率、相对动弹性模量的下降量最小,为最优掺量。当矿物掺合料相同时,水胶比为0.21的试块质量损失率最小,相对动弹性模量最大,抗冻性最优。     

水胶比和粉煤灰掺量对混凝土高温后抗压强度的影响

试验研究不同水胶比(0. 34,0. 4,0. 5)、不同粉煤灰掺量(0%,30%,50%)混凝土试件,经不同温度(20,200,400,600℃)作用后抗压强度的变化规律。结果表明:200℃时低水胶比(0. 34)混凝土抗压强度损失率相对较小,600℃时高水胶比(0. 5)混凝土抗压强度损失率相对较小;对于大掺量粉煤灰混凝土试件,混凝土抗压强度随粉煤灰掺量的增大而减小;粉煤灰掺量为30%时,高温导致的强度损失相对较小。研究结果可为混凝土结构火灾后的损伤评估和维修加固提供参考。     

矿物掺合料对管片蒸养混凝土强度的影响

本文主要研究矿物掺合料种类、掺量及复掺比例等配合比参数对地铁管片C55级混凝土的抗压强度的影响,通过研究发现随着掺合料掺量的提高,混凝土28d强度呈现先增长后下降的趋势,掺合料复合掺加混凝土力学性能好于单掺混凝土,但掺量也存在最优值;混凝土的56d龄期强度值增长率在4%~10%之间,且在复合掺合料取代40%时配合比的力学性能最好。     

超细矿物掺合料混凝土抗盐冻性能的试验研究北大核心

试验研究了盐冻条件下超细矿物掺合料以及水灰比对混凝土的质量损失率、相对动弹性模量以及其表面剥蚀的影响。试验结果表明:水灰比对混凝土质量损失率有很重要的影响,水灰比小于0.4时混凝土的质量损失率有明显下降;单独掺加超细粉煤灰时混凝土的质量损失率以及动弹性模量损失率并未减小,但当复掺超细粉煤灰和矿粉时,混凝土质量损失率以及动弹性模量损失率有显著的下降;混凝土试件随着盐冻次数的增加,其表面剥蚀越来越严重。     

超细矿物掺合料混凝土抗盐冻性能的试验研究

试验研究了盐冻条件下超细矿物掺合料以及水灰比对混凝土的质量损失率、相对动弹性模量以及其表面剥蚀的影响。试验结果表明:水灰比对混凝土质量损失率有很重要的影响,水灰比小于0.4时混凝土的质量损失率有明显下降;单独掺加超细粉煤灰时混凝土的质量损失率以及动弹性模量损失率并未减小,但当复掺超细粉煤灰和矿粉时,混凝土质量损失率以及动弹性模量损失率有显著的下降;混凝土试件随着盐冻次数的增加,其表面剥蚀越来越严重。     

钢纤维活性粉末混凝土的高温爆裂试验研究

制备了纤维率为0、1%和2%三种钢纤维掺量的活性粉末混凝土(RPC)试件,利用自行设计的加温装置测试了高温条件下RPC试件的爆裂行为。试验结果表明:在试验条件下,当试件中心温度为250℃左右时,活性粉末混凝土会发生爆裂,与素RPC试件以及高强混凝土相比,掺加钢纤维未能显著提高试件的爆裂温度,但可以降低试件爆裂的破坏程度,钢纤维掺量2%时,这种降低作用更加明显。表明高温条件下钢纤维较好发挥了增韧作用,有效抑制了裂纹的扩展和试件的开裂。     

海水对混凝土中钢筋锈蚀的影响研究

采用交流阻抗谱检测掺加不同粉煤灰、矿粉的混凝土中钢筋的腐蚀电流密度,研究了在海水侵蚀条件下掺加不同掺合料混凝土试件钢筋的锈蚀情况,探讨了混凝土中钢筋处的温湿度变化以及钢筋种类对钢筋锈蚀的影响。结果表明:掺入粉煤灰和矿粉试件比未掺加掺合料的C30试件,更不易腐蚀,掺合料的加入改善了试件的抗渗透性能,对钢筋起到了保护作用,掺入30%的粉煤灰或30%矿粉比掺入15%的粉煤灰或15%矿粉抗渗透性能更好,同时掺入粉煤灰和矿粉的双掺试件FS相比未掺与单掺试件抗渗透效果更加明显,即耐腐蚀性能更强;随着干湿循环次数的增加,浸泡时湿度随之升高,之后达到100%平稳不变,浸泡时温度的变化由于受外界环境温度的变化影响无明显变化规律,烘干时湿度呈现先下降后上升的趋势,烘干时温度随着干湿循环次数的增加明显上升;相同的配合比,经过相同的腐蚀周期与环境,使用建筑螺纹钢的钢筋混凝土试件比使用建筑圆钢的钢筋混凝土试件腐蚀程度更低。     

溶液浓度和温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响

通过大量试验,采用强度损失、试件的长度变化和重量损失3种判定指标研究了溶液浓度和温度对硫酸盐侵蚀速度的影响。结果表明:侵蚀破坏速度随着溶液浓度增大和温度的提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后继续增加,侵蚀破坏的速度反而减慢。在各种影响因素下,硫酸钠侵蚀破坏的速度比硫酸镁侵蚀快。对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数。     

混凝土硫酸盐侵蚀速度影响因素研究

研究了水灰比、胶砂比、试件尺寸、预养方式、溶液浓度及温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度的影响.结果表明:试件的水灰比越大、胶砂比越小、试件尺寸越小(比表面积越大),则硫酸盐侵蚀速度越快;提高养护温度、缩短养护时间可以加快硫酸盐侵蚀速度;硫酸盐侵蚀速度随着硫酸盐溶液浓度增大和温度提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后,硫酸盐侵蚀速度反而减慢.在各种条件下,混凝土硫酸钠侵蚀速度比混凝土硫酸镁侵蚀快;对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折、抗压抗蚀系数.     

干湿循环下透水型生态混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

对透水型生态混凝土在不同浓度硫酸盐干湿循环条件下进行了侵蚀试验,测定了透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、相对动弹性模量和质量变化率。并辅以SEM电镜和EDS成分分析,探究了不同浓度硫酸盐侵蚀下试件微观损伤过程和侵蚀破坏规律。试验结果表明:在硫酸盐干湿环境下,透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、质量变化率均呈现出先上升再下降的变化趋势。浓度越高,侵蚀破坏的周期越短。通过微观分析发现,试件侵蚀产物多为硫酸钠结晶、钙矾石和石膏以及少量碳化碳硫硅钙石结晶。此外,实验室烘干会加速试件本身和侵蚀结晶碳化,生成碳硫硅钙石结晶。     

PTB乳液对水泥砂浆力学性能和抗侵蚀性能的影响

研究了PTB乳液改性水泥砂浆的力学性能、抗氯盐和抗硫酸盐侵蚀等性能。结果表明,掺入PTB乳液对水泥净浆有缓凝作用,大幅延长了水泥净浆的终凝时间;掺入PTB乳液降低了水泥砂浆的抗压强度,但是降低抗压/抗折强度比改善了水泥砂浆的延性,提高了水泥砂浆的综合力学性能。PTB乳液/水泥为0.22时的PTB乳液水泥砂浆在氯化钠、硫酸镁溶液中浸泡28d后,其抗蚀系数提高。     

复合因素作用下混凝土硫酸盐侵蚀劣化机理

通过微观和宏观观测,综合揭示了单独硫酸钠溶液侵蚀、亚高温水淬循环和硫酸钠溶液侵蚀交替进行、碳化和硫酸钠溶液侵蚀交替进行3种工况下混凝土受侵蚀劣化规律.研究结果表明:3种工况的主要侵蚀产物均为钙矾石,没有明显检测到石膏和碳硫硅钙石;与单独硫酸钠溶液侵蚀相比,亚高温水淬循环作用加剧了硫酸根离子向混凝土内部的扩散传输,从而造成其强度的显著劣化;碳化层的存在在一定程度上减轻了硫酸根离子的扩散传输,但碳化和硫酸钠溶液侵蚀的交替作用仍导致了混凝土抗压强度下降.     

Long-term evolution of delayed ettringite and gypsum in Portland cement mortars under sulfate erosion

The magnitude evolution of ettringite and gypsum in hydrated Portland cement mortars due to sulfate attack was detected by X-ray powder diffraction. The influences of sulfate concentration and water-to-cement ratio on the evolution of ettringite and gypsum were investigated. Experimental results show that the magnitude of ettringite formation in sodium sulfate solution follows a three-stage process, namely, the ‘penetration period’, ‘enhance period of strength’, and ‘macro-crack period’. The cracking of concrete materials is mainly attributed to the effect of ettringite. The gypsum formations occurred in two stages, the ‘latent period’ and the ‘accelerated period’. The gypsum formation including ettringite formation was relative to the linear expansion of mortars to some extend. Both water-to-cement ratio and sulfate concentration play important roles in the evolution of ettringite and gypsum.     

硫酸钠溶液在降温结晶过程中的盐胀与冻胀

在降温过程中,硫酸钠溶液溶解度降低,硫酸钠结晶析出。当温度降低到一定温度时,除硫酸钠结晶外,溶液中的水也结晶析出。溶液在孔隙中的结晶是导致孔隙介质变形与破坏的主要原因。为探明孔隙介质中溶液结晶导致孔隙介质变形与破坏机理,构建了Na_2SO_4+H_2O二元体系在降温结晶过程中的体积变化率计算方法。该方法依据Na_2SO_4+H_2O二元体系中各相态的平衡浓度计算各相态在不同温度下的含量,进而根据该温度条件下溶液及晶体体积计算体系的体积变化。计算结果与前人试验结果比较发现,计算方法能很好地预测Na_2SO_4+H_2O二元体系在平衡态转化过程中盐胀与冻胀量。此外,在降温冻结过程中,盐胀率远远小于冻胀率;当晶体为Na_2SO_4·7H_2O时,盐胀阶段的体积增长率较小,而冻胀阶段体积急剧增长。     

氯盐对再生混凝土硫酸盐侵蚀的抑制作用研究

将再生骨料取代率为50%的混凝土试块自然浸泡在单一Na₂SO₄溶液、MgSO₄溶液和NaCl-Na₂SO₄复合溶液、NaCl-MgSO₄复合溶液中,其中复合溶液中的氯盐质量分数分别为0%,2%,5%和10%。在整个试验周期内,每隔30 d测量不同溶液中再生混凝土试块的表观形貌、超声声速和质量变化率,得出了氯盐对Na₂SO₄溶液和MgSO₄溶液侵蚀再生混凝土的抑制规律。最后结合试验结果,详细分析了氯盐抑制不同硫酸盐溶液侵蚀再生骨料混凝土相关性能差异的机理。研究结果表明:氯盐对再生混凝土的硫酸钠侵蚀有明显抑制作用,氯盐质量分数为5%时抑制效果最明显,但是氯盐质量分数继续增大,抑制效果没有明显的提高; 氯盐对硫酸镁溶液侵蚀再生混凝土的抑制效果较弱,甚至在氯化钠质量分数为2%时,再生混凝土试块表观侵蚀程度比未掺加氯化钠的还严重; 氯离子对硫酸根离子侵蚀有抑制作用,但是对镁离子的侵蚀无明显抑制作用; 所得结论为再生骨料混凝土在实际工程中的耐久性应用提供了借鉴。     

硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体中硫元素分布规律的微观测试研究

利用SEM的BSE成像模式和EDS的Line(线扫描)模式测试了2.5%和5.0%硫酸钠溶液中侵蚀1年的水泥净浆试样中硫、钙、硅元素的分布趋势,定量描述与分析了试样中硫元素的分布规律及其产生的主要原因。结果表明:两种浓度硫酸钠溶液侵蚀下的试样,其表层浆体中硫元素含量较低,近表层区出现"高硫含量"带,"高硫含量"带以内,硫元素含量随试样深度的增加,开始下降明显,后缓慢下降,最终趋于稳定;但5.0%硫酸钠溶液中试样"高硫含量"带的宽度和硫元素含量峰值明显大于2.5%硫酸钠溶液中的试样。为进一步研究水泥基材料中硫酸根离子的传输规律及硫酸盐侵蚀下水泥基材料的损伤劣化机理提供了基础。     

硫酸钠溶液和硫酸钠盐渍土的冻结温度及盐晶析出试验研究

为了探索硫酸钠盐渍土的盐胀与冻胀机理,对硫酸钠溶液分别在环境温度-20℃和变环境温度-5℃～-10℃下进行降温试验;并对硫酸钠盐渍土在环境温度-20℃下进行降温试验,通过试验研究了硫酸钠溶液和硫酸钠盐渍土中芒硝的析出规律及各自的冻结温度。试验表明：在相同外界环境温度下,浓度大的溶液,芒硝更容易析出;具备一定浓度的溶液,在环境温度变化缓慢条件下更容易析出但溶液的冻结温度的趋势一致;相同浓度硫酸钠盐渍土的冻结温度均低于硫酸钠溶液的冻结温度,随着含盐量增加,其冻结温度降低;在相同外界环境温度下,盐晶在土体中更容易析出。