纳米SiO2和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

采用纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料，利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征，并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明：纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后，纳米SiO₂与水泥水化产物Ca(OH)₂晶体发生二次水化反应，生成C-S-H凝胶体，有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸，碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用，可以在水泥基中产生纤维的桥联效应，两者材料结合起来，可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构；纳米SiO₂和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度，3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.456 7 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。     

PVA纤维增强混凝土的弯曲韧性

为了掌握具有高强度和弹性模量的聚乙烯醇纤维(PVA)增强混凝土的抗弯韧性,对PVA纤维混凝土的弯曲韧性进行了系统试验,测定了不同纤维掺量纤维混凝土梁的荷载—挠度全曲线。基于美国ASTM方法,分析了PVA纤维增强混凝土的弯曲韧性。研究表明:PVA纤维可显著提高混凝土抗弯韧性和变形能力,纤维掺量为0.78kg/m3、1.0kg/m3和1.3kg/m3时,韧性指数I5分别比素混凝土提高2.89、2.82和3.24倍,I10分别比素混凝土提高4.33、5.08和6.29,I30分别比素混凝土提高7.91、7.98和8.83。在纤维体积率相同情况下,PVA纤维混凝土抗弯韧性高于聚丙烯纤维混凝土;PVA纤维使混凝土由脆性破坏变为延性破坏。     

纳米SiO_2和PVA纤维增强地聚合物砂浆弹性模量研究

为研究纳米SiO_2和PVA纤维增强地聚合物砂浆的弹性模量,通过静压弹性模量试验,研究了纳米SiO_2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下,纳米SiO_2用量和PVA纤维用量对地聚合物砂浆轴心抗压强度和弹性模量的影响。试验结果表明,纳米SiO_2用量和PVA纤维用量对地聚合物砂浆轴心抗压强度和弹性模量有较大影响。地聚合物砂浆和纳米SiO_2增强地聚合物砂浆中掺入PVA纤维后,随纤维掺量的增加,两者的轴心抗压强度和弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,PVA纤维最佳体积掺量均为0.8%;地聚合物砂浆和PVA纤维增强地聚合物砂浆中掺入纳米SiO_2后,随着纳米SiO_2掺入量的增大,两者的轴心抗压强度和弹性模量先逐渐增大,达到最大值后开始逐渐降低,纳米SiO_2最佳掺量均为1.5%。     

钢-聚乙烯醇混杂纤维对自密实混凝土梁抗剪性能的影响

通过设置不同的纤维体积掺量、混杂比和箍筋间距,对钢(SF)-聚乙烯醇(PVA)混杂纤维自密实混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土梁中掺加SF或PVA纤维能有效抑制梁裂缝的产生和扩展,并提高梁的抗剪承载力;箍筋间距为150 mm、体积掺加率为1%且SF-PVA纤维的混杂比为1∶1的试件开裂荷载值和抗剪承载力最大;在纤维混杂比和体积掺量相同的情况下,减小箍筋间距能明显提升梁的极限荷载值,但对梁开裂荷载值影响不大。并以SF体积掺量、PVA纤维体积掺量以及箍筋间距为输入层,极限剪力为输出层,建立了BP神经网络强度预测模型,并对极限剪力进行拟合,预测结果较准确。     

盐冻耦合作用下掺纤维面板混凝土耐久性研究

为了研究盐冻耦合作用下掺纤维面板混凝土的耐久性问题,采用不同纤维种类（聚丙烯、聚丙烯腈、钢纤维）及不同掺量的面板混凝土在不同氯盐浓度（2.0%、3.5%、5.0%）中进行冻融循环试验,并对冻融后的试件开展电镜扫描试验。研究表明：当盐冻侵蚀作用增强时,掺纤维面板混凝土试件的质量损失率先减小再增大,抗压强度则持续降低;氯盐浓度对盐冻耦合作用影响较大,其中氯盐浓度为3.5%时试件的质量损失率最高,抗压强度降低最快;不同类型的纤维可以有效地改善面板混凝土的抗盐冻性能,聚丙烯和聚丙烯腈纤维掺量在1.0 kg/m³时、钢纤维掺量在70 kg/m³时,试件的质量损失率较少,抗压强度降低幅度较小,抗盐冻性能较好。     

硫酸盐和干湿循环耦合作用下混凝土性能研究

试验主要研究了粉煤灰与矿渣粉掺量以及新拌混凝土含气量对混凝土在硫酸盐和干湿循环耦合作用下质量损失、抗压强度、相对动弹性模量等性能变化的影响。研究结果表明:经过3个干湿循环周期后,掺有矿物掺合料的混凝土试件强度增长大于基准组混凝土;从第4个干湿循环周期开始,掺矿物掺合料的混凝土试件的质量损失均小于基准组混凝土,且试件质量损失大大减少;掺加矿渣后,混凝土试件经过6次干湿循环周期,相对动弹性模量仍保持在60%以上;粉煤灰和矿粉复掺对混凝土的抗硫酸盐干湿循环破坏能力有所提高,当粉煤灰与矿粉比例为3∶1时,采用复掺对改善干湿循环过程中混凝土试件的抗压强度的效果最好。并且,混凝土中适当引气也可提高其抗硫酸盐干湿循环性能。     

基于FOTP-GM(1,1)模型的聚丙烯纤维混凝土劣化过程研究

为研究西北干寒地区聚丙烯纤维混凝土建筑物受到干湿-冻融双因素耦合作用下产生的材料耐久性问题,设计室内加速试验,模拟该地区聚丙烯纤维混凝土在干湿和冻融作用下的劣化过程,并以质量损失率和抗压强度损失率为劣化指标进行研究;选用全阶时间幂灰色预测模型对抗压强度损失率变化过程进行建模,确定了对应试验工况下模型的最优结构形式。研究表明:试件的质量损失率经时变化规律为先减小、后增加、再减小直至试验结束,试件的抗压强度损失率经时变化规律为先减小、后增加直至破坏;在试验所取的纤维掺量范围内,0.9 kg/m3的纤维掺量对试件抵抗干湿-冻融破坏能力的改善效果最为明显,试验结束时该掺量下的试件还未达到破坏标准,而其他掺量下的试件均已破坏;当时间幂项阶数h=3时,全阶时间幂灰色预测模型与聚丙烯纤维混凝土劣化过程的原始数据之间的拟合度达到98%,预测值与实际值之间的相对误差低于0.15。室内加速试验和全阶时间幂灰色预测模型的结合,为混凝土结构耐久性设计及寿命预测提供了理论支持。     

新型低温早强剂的制备与性能研究

传统早强组分已不能满足绿色、高性能混凝土的要求，其长龄期力学性能和耐久性能堪忧，且现有早强剂的低温(尤其是5 ℃)早强性能有限，低温下作用机理及其对混凝土耐久性影响的研究比较缺乏。以无机盐CB，LB，三异丙醇胺和纳米SiO₂四组分制备无碱、无氯、不含SO₄2-的低温早强剂，并研究5 ℃低温下早强剂的性能、适应性。结果表明:配比为0.50% CB+1.00% TIPA+0.20% nano-SiO₂+0.30% LB的低温早强剂可靠性高，其中CB和LB为关键组分，对砂浆各龄期强度提高均起重要作用，TIPA对3 d后强度提高作用显著，而nano-SiO₂对7 d后强度提高作用明显。5 ℃下，掺低温早强剂砂浆1，3，7和28 d强度较对比样分别提高376%，98%，72%和18%，砂浆3 d后各龄期强度已超对比样20 ℃养护下强度。低温早强剂对不同种类水泥、温度的适应性良好。     

PVA纤维掺量对水工混凝土抗裂性能的影响

为考察聚乙烯醇(PVA)纤维掺量对水工混凝土抗裂性能的影响,测试了0(基准)、0.1%、0.2%和0.3%等PVA纤维掺量下混凝土的力学、变形和早期抗裂性能。结果表明:0.1%掺量时混凝土坍落度由175 mm下降到80 mm,下降幅度超过了50%;PVA纤维混凝土抗压强度、轴向抗拉强度和抗拉弹性模量略有降低,极限拉伸值变化不明显,与基准组相比,0.1%、0.2%和0.3%掺量时混凝土单位面积上的总开裂面积分别降低了38%、60%和45%;0.1%掺量时干缩率最低,0.2%和0.3%掺量时略有增加。基于上述结果,建议PVA纤维体积掺量为0.1%。     

聚丙烯纤维混凝土抗冲耐磨试验研究

聚丙烯纤维掺和混凝土中能有效抑制混凝土塑性收缩开裂，改善混凝土抗渗、抗冻、抗冲磨、抗冲击、柔韧性和抗疲劳等性能。试验中，混凝土设计为三级配C40，混凝土试验有5组，即聚丙烯纤维掺量分别为0，0．6，0．9，1．2kg/m^3试验组，以及掺0．9kg/m^3聚丙烯纤维同时掺37kg/m^2，HLC－Ⅲ硅粉混凝土抗磨蚀剂试验组，抗冲磨试验仿照ASTMC1138－89方法进行。结果表明，掺加聚丙烯纤维能够显著地改善混凝土的抗冲磨和抗冲击性能，当聚丙烯纤维和HLC－Ⅲ硅粉抗磨蚀剂共掺时可使混凝土的抗冲磨和抗冲击性能有进一步的提高。     

防渗抗裂剂和PVA纤维对混凝土性能及微观结构的影响研究

为了探究防渗抗裂剂和PVA纤维对混凝土性能的影响,研究了单掺PVA纤维、单掺防渗抗裂剂(W)和复掺PVA纤维与防渗抗裂剂对混凝土和易性、混凝土早期开裂性能、力学性能、体积稳定性和抗渗性能的影响。结果表明:防渗抗裂剂可以增加混凝土拌和物的粘稠度,提高混凝土拌和物的抗离析性能和保水保坍性能,改善现场混凝土施工和易性;单掺防渗抗裂剂和单掺PVA纤维均可以有效地提高混凝土抗裂性能和抗渗性能;复掺PVA纤维和防渗抗裂剂与单掺PVA纤维相比,并没有产生明显的优势叠加效应。     

PVA纤维对水工混凝土抗冲磨性的影响试验研究

为解决水工建筑物面临的冲蚀问题,试验研究了在不同养护龄期下,不同体积掺量PVA纤维对混凝土强度、抗冲磨性能的影响,并对纤维混凝土的微观形貌进行了分析。研究结果表明,同基准组混凝土相比,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维混凝土的抗压强度提升了20.8%,劈裂抗拉强度提升了33.2%,抗冲磨强度提升了108.4%,磨损深度下降了34.2%,质量磨损率下降了3.9%。PVA纤维混凝土微观形貌的分析结果显示,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维在混凝土基体内分散性良好且呈乱向分布。结合SEM分析结果得知,在混凝土中掺入适量PVA纤维,可以显著提升水工混凝土的强度和抗冲磨性。     

PVA纤维对活性粉末混凝土抗冲磨影响试验研究

抗冲磨性能是水工混凝土耐久性研究方面的亟待解决的问题。文章利用实验室试验研究的方式,对不同PVA纤维掺量对活性粉末混凝土抗冲磨性能变化规律进行研究,结论显示PVA纤维掺入可以有效提升混凝土的抗冲磨性能,且PVA纤维活性粉末混凝土的抗压强度和抗冲磨强度之间不存在显著的相关性。     

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验，用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化，并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验，观察了试件破坏形态，测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现，掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下，其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上，分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律，并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。     

纤维混凝土抗冲磨性能试验研究

为了对纤维混凝土的抗冲磨性能进行研究,试验选取钢纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维三种纤维在混凝土中进行掺加,研究了不同种类和不同长度的纤维对混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明:掺加纤维可以提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及抗冲磨强度;从强度、抗冲磨性能及性价比方面来看,掺加长度为12mm的聚丙烯纤维混凝土试件优势明显;掺加长度为12mm的聚丙烯纤维混凝土试件的抗冻性和抗渗性均能满足设计要求。该研究可为同类水利工程施工提供参考。     

某水利枢纽工程混凝土力学性能对比研究

为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性，基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比(根据含水率的不同分别命名为C_0.48和C_0.43)及现场粗细骨料，开展混凝土梁三点弯曲试验，测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数，并分析不同配合比对断裂面、起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及双K断裂韧度等断裂参数的影响。结果表明：C_0.48混凝土的坍落度大于C_0.43混凝土的坍落度，C_0.48混凝土的抗压强度和劈裂强度均小于C_0.43混凝土的；C_0.48混凝土断裂面的粗骨料较C_0.43混凝土断裂面凸出不明显；C_0.43混凝土的起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及断裂韧度均比C_0.48混凝土的要大，具有强度高、延性和韧性好的特点。     

玄武岩-聚乙烯醇纤维对再生混凝土抗冻性能的影响

为了推广再生混凝土在高海拔和北方寒冷地区的应用,对单掺、混掺不同体积掺量玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维的再生混凝土进行质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度损失率3项抗冻性能指标的探究,并用SEM对200次冻融循环后混掺纤维再生混凝土进行细观作用机理分析,最后结合响应面法对混掺纤维掺量进行优选。结果显示：外掺纤维能够提高再生混凝土的抗冻性能,而混掺纤维效果优于单掺纤维;2种纤维在试件内部呈网状分布,协同受力,与基体互相约束,很大程度限制了裂缝的扩展和数量;纤维优化结果显示当聚乙烯醇纤维与玄武岩体积掺量分别为0.170%和0.246%时,再生混凝土的抗冻性能最优。研究成果对玄武岩-聚乙烯醇纤维再生混凝土纤维掺量设计具有一定的借鉴意义。     

聚丙烯纤维混凝土冻融后力学性能试验研究

以聚丙烯纤维的掺量和长度为变化参数,对混凝土试件冻融循环50次、100次和150次后的抗压强度、劈拉强度、抗弯强度进行了测试。结果表明,掺入聚丙烯纤维后,混凝土的抗冻性能明显增强,最佳聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m^3。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

防渗抗裂剂和PVA纤维对混凝土性能的影响研究

依托于新疆阿尔塔什水利枢纽工程,研究了单掺PVA纤维、单掺WHDF防渗抗裂剂和复掺PVA纤维与WHDF防渗抗裂剂对混凝土和易性、早期抗裂性能、力学性能、体积稳定性、绝热温升和抗渗性能的影响,同时通过扫描电镜研究了WHDF防渗抗裂剂对混凝土界面的影响。结果表明:WHDF可以增加混凝土拌和物的黏稠度,提高混凝土拌和物的抗离析性能和保水保坍性能,改善现场混凝土施工和易性。单掺WHDF防渗抗裂剂和单掺PVA纤维可以有效提高混凝土抗裂性能和抗渗性能;复掺PVA纤维和WHDF防渗抗裂剂与单掺PVA纤维相比,并没有产生明显的优势叠加效应。