“双掺”高性能混凝土抗氯离子渗透性的试验研究

采用正交试验设计方法对高性能混凝土的氯离子扩散系数进行NEL法试验,研究了不同试验因素对高性能混凝土氯离子扩散系数的影响,分析了每个因素水平对高性能混凝土氯离子扩散系数的作用及各个水平之间的差异。结果表明,对高性能混凝土氯离子扩散系数的影响因素依次为标养时间、复合超细粉掺量、水胶比。     

冻融环境混凝土氯离子扩散性能试验研究

目前针对混凝土冻融损伤影响下的氯离子扩散系数衰减规律尚未建立完善模型.本文应用自然扩散方式对冻融损伤混凝土中的自由氯离子和总氯离子扩散性能进行了试验研究,分析了冻融损伤对混凝土中氯离子分布和扩散系数的影响,并将损伤度概念引入,建立了考虑冻融损伤影响的混凝土中氯离子扩散系数衰减模型.研究表明:随着混凝土冻融损伤的加剧,自由氯离子和总氯离子扩散系数逐渐增大,而氯离子扩散系数的衰减指数总体呈降低趋势;随着混凝土冻融损伤程度的加剧,混凝土深层扩散区的氯离子含量呈升高趋势,但浅层扩散区中的氯离子含量呈降低趋势.     

水灰比和应力水平对混凝土中氯离子传输的影响

为了得出水灰比和应力水平对氯离子在预应力混凝土内的传输的影响,以水泥砂浆中的氯离子扩散系数为纽带,建立了混凝土中氯离子扩散系数与水灰比的关系.引入应力水平对氯离子扩散系数的影响函数,通过试验拟合得到该影响函数的表达式,得出一定水灰比和应力水平下混凝土中氯离子扩散系数的计算模型.设计两组不同水灰比的预应力混凝土构件和普通混凝土构件,对其进行氯盐侵蚀试验,在侵蚀3个月后检测构件中的自由氯离子含量并计算表观氯离子扩散系数.结果表明,由该模型得到的氯离子扩散系数理论值与试验值的误差在可接受的范围内,说明本文计算模型具有较高的可靠性.     

纤维混凝土抗压强度与氯离子扩散系数相关性研究

选取了六种常用的工程纤维,开展纤维混凝土氯离子扩散系数测试与抗压强度试验,研究分析纤维品种及龄期对混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的影响,建立纤维混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的定量关系.研究结果表明:纤维的掺入,提高了混凝土的抗压强度,降低了混凝土的氯离子扩散系数.纤维混凝土抗压强度随氯离子扩散系数的增大呈线性递减趋势.实际工程中,可基于混凝土抗压强度与氯离子扩散系数试验,预先建立混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过结构混凝土抗压强度检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数,及时掌握混凝土抗渗性能的变化情况.     

纤维混凝土电阻率与氯离子扩散系数相关性试验研究

开展纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验,研究分析不同纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数随龄期变化规律,建立纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数间的定量关系.研究表明:随着混凝土龄期的增长,混凝土的电阻率逐渐增大,而氯离子扩散系数则逐渐减小.混凝土的氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降,二者具有良好的线性负相关关系.在施工过程中,可采用预先确定的基于实际混凝土类型的电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过定期测试混凝土的电阻率,以此间接反映混凝土的氯离子扩散系数,并进一步的确定混凝土的抗渗性能.     

塑钢纤维轻骨料混凝土氯离子渗透性试验研究

采用快速氯离子迁移系数法(RCM)对塑钢纤维轻骨料混凝土氯离子渗透性进行研究,主要考察了塑钢纤维掺量、陶粒类型和陶粒预湿时间三个影响因素对氯离子掺透性的影响.研究结果表明,塑钢纤维轻骨料混凝土氯离子扩散系数随纤维掺量的增大而减小,且掺量为9 kg/m3时,氯离子扩散系数值最小;相较于粉煤灰陶粒,页岩陶粒制备的塑钢纤维轻骨料混凝土氯离子扩散系数更低;陶粒预湿时间对塑钢纤维轻骨料混凝土的氯离子扩散系数影响不大,但未掺纤维的轻骨料混凝土氯离子扩散系数随陶粒预湿时间的增加而增大.     

混凝土孔结构及其分形维数与氯离子扩散性能的关系

氯离子扩散系数是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的重要参数之一。通过开展不同水胶比混凝土的压汞试验和盐雾扩散试验,研究了混凝土内部孔隙率、孔径分布及临界孔径对氯离子扩散系数的影响规律。结合Menger海绵体模型,建立孔体积分形维数与氯离子扩散系数的关系。结果表明:孔隙率和临界孔径与无量纲化氯离子扩散系数的相关性很高,可作为反映混凝土氯离子扩散性能的重要参数;通过数学分析计算得到的孔表面分形维数分布在2.56~3.86之间,孔体积分形维数分布在2.85~2.98之间;基于压汞法和分形理论计算得到的孔体积分形维数可以作为评价氯离子扩散系数的指标,在孔径小于10 nm、10～100 nm、100～1 000 nm以及大于1 000 nm四类区间,氯离子扩散系数随孔体积分形维数的增加而下降。     

骨料对氯离子在水泥基复合材料中扩散系数的影响

为了确定骨料对氯离子在水泥基复合材料中扩散系数的影响,利用压汞技术和稳态电迁移法分别对含不同类型、不同粒径分布、不同体积分数骨料的砂浆和混凝土试样,进行了孔结构和氯离子扩散系数的测试,并根据试样配合比、骨料的粒径分布以及界面过渡区(简称界面区)厚度进行了界面区体积分数计算,最后提出了界面区有效扩散系数的预测模型。结果表明:氯离子在水泥基复合材料中的扩散系数由基体扩散系数、界面区扩散系数、骨料以及界面区的体积决定,而界面区的体积分数主要取决于骨料的粒径分布、骨料体积和界面区厚度;骨料改变了水泥基复合材料中浆体的孔结构,其稀释效应和曲折效应降低了氯离子的传输性能;界面区特殊的微观结构增加了传输性能,其中,界面区效应要大于其曲折和稀释效应。根据试验结果采用回归分析法,得到氯离子在砂浆和混凝土界面区的扩散系数分别是基体的13.26倍和18.45倍。     

粉煤灰混凝土在海洋环境中的氯离子扩散系数演变规律

在模拟海水环境中研究了普通混凝土和粉煤灰混凝土的氯离子扩散特性.探讨了养护龄期,暴露时间以及粉煤灰掺量对混凝土表观氯离子扩散系数的影响.结果表明:随着暴露时间的延长,混凝土的表观氯离子扩散系数呈幂指数衰减规律;且延长混凝土养护时间以及掺入粉煤灰可降低混凝土表观氯离子的扩散系数;当养护龄期达到180 d,表观氯离子扩散系数趋于平稳;当粉煤灰掺量达到30％,表观氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快.因此,在海洋环境下,适当延长养护龄期及掺入粉煤灰对于延长混凝土结构的服役寿命有重要意义.     

石粉对混凝土力学性能及氯离子扩散系数影响

为了研究玄武岩石粉对混凝土力学性能和氯离子扩散系数的影响,将玄武岩石粉以替代不同量水泥(内掺)和额外添加(外掺)的方式掺入到混凝土中,分别测试了混凝土的7 d、28 d、56 d、120 d抗压强度和28 d、56 d、120 d氯离子扩散系数,结合微观机理分析了玄武岩石粉对混凝土抗氯离子性能的影响,最后将石粉不同掺量与氯离子扩散系数变化关系进行线性回归分析.研究结果表明:石粉内掺时混凝土抗压强度在5％时小幅度升高,10％ ～20％时大幅度降低;石粉外掺时混凝土7 d抗压强度随掺量增加持续升高,28～120 d抗压强度先升高后降低.内掺和外掺玄武岩石粉混凝土氯离子扩散系数均有所升高,但石粉内掺时氯离子扩散系数增长趋势较外掺增长趋势明显;随着龄期的增长两种掺石粉方式的氯离子扩散系数变化趋势越来越平缓.通过将石粉内掺和外掺与氯离子扩散系数建立回归曲线及函数表达式,石粉内掺时的函数表达式较石粉外掺时的函数表达式更接近实测值,其相关性系数更高.     

弯曲应力作用下钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能

研究弯曲应力作用下钢纤维混凝土的氯离子侵蚀性能,分析了钢纤维掺量、弯曲应力水平对混凝土氯离子含量、氯离子扩散系数的影响规律.结果表明,钢纤维的存在能改善弯曲应力作用下的氯离子侵蚀性能,钢纤维掺量为1.5％时,改善效果最明显.弯曲应力的存在加速了氯离子在钢纤维混凝土中的扩散速度、增大了混凝土氯离子含量,应力水平越大时影响越明显.钢纤维混凝土氯离子扩散系数与应力水平间存在指数型数学关系式,最终建立了钢纤维混凝土氯离子扩散系数随应力水平变化的数学模型.     

水灰比对混凝土氯离子扩散系数和碳化速率影响的试验研究

氯离子扩散系数和碳化速率是表征混凝土耐久性的主要指标.通过氯盐浸泡和快速碳化试验,基于试验检测和数据分析,研究了水灰比对氯离子扩散系数和碳化速率系数的影响规律.试验结果表明,水灰比越大,氯离子扩散系数越大,但水灰比过小时水灰比对扩散系数的影响程度降低;水灰比越大,混凝土碳化速度越快.碳化速率系数与水灰比成线性关系.结合试验数据并通过现有模型对比分析,给出较为合理的粉煤灰影响系数表达式和建议取值.     

冻融循环次数与风积沙掺量对混凝土氯离子扩散的影响

用储量丰富的风积沙部分或全部代替普通河砂制备了风积沙混凝土,采用加速试验并通过化学分析方法测试了在氯盐腐蚀环境下遭受冻融的不同风积沙替代量(0、20%、40%、60%、80%、100%)混凝土的氯离子浓度,计算了风积沙混凝土的氯离子结合能力、氯离子扩散系数,并借助X射线衍射分析(XRD)对试验样品进行物相分析.结果表明,在氯盐环境下遭受冻融的风积沙混凝土自由氯离子浓度随冻融次数增加逐渐增加,氯离子结合表现为Langmuir非线性吸附,并引入结合能力系数k来表征风积沙混凝土的氯离子结合能力;随着冻融次数的增加,不同风积沙掺量混凝土的氯离子扩散系数逐渐减小,75次冻融后混凝土的氯离子扩散系数随风积沙替代量的影响较小,冻融循环次数与风积沙替代量对混凝土氯离子扩散系数的影响存在耦合关系.     

再生细集料混凝土抗氯离子渗透试验结果及分析

采用ASTM C1202法研究了再生细集料混凝土抗氯离子渗透能力。试验结果表明,粉煤灰等质量取代水泥可显著降低再生细集料混凝土的氯离子扩散系数,随着粉煤灰取代率的增加,再生细集料混凝土氯离子扩散系数逐渐减小。     

煤渣粉掺量对再生混凝土氯离子扩散系数的影响

研究煤渣粉掺量和腐蚀时间对再生混凝土氯离子扩散系数的影响,测试了各再生混凝土在3.5％NaCl溶液中浸泡不同时间的自由氯离子含量,计算了再生混凝土自由氯离子扩散系数.结果表明:再生混凝土的氯离子扩散系数(Dt)随着腐蚀时间的延长而降低.Dt、28 d 再生混凝土氯离子扩散系数(D0)和n均随着煤渣粉掺量的增加先降低后增加,且掺量为30％时其达到最小值.Dt与腐蚀时间成幂函数关系,D0或n与煤渣粉掺量均呈二次多项式关系.建立了煤渣粉掺量、腐蚀时间与Dt的关系式,该公式可用来预测海洋环境下掺煤渣粉再生混凝土的氯离子扩散系数.     

硅灰混凝土表观氯离子扩散系数影响因素的研究

通过自然扩散法测定了硅灰混凝土在高浓度氯盐介质中浸泡不同时间后自由氯离子的浓度分布,研究了硅灰混凝土表观氯离子扩散系数与硅灰掺量、养护时间、暴露时间以及溶液种类的关系.结果表明:掺加适量的硅灰可以有效减小混凝土表观氯离子扩散系数;增加养护时间将降低硅灰混凝土表观氯离子扩散系数;硅灰混凝土的表观氯离子扩散系数在3种溶液中的大小顺序为:3.5％ NaCl+ 5％ MgSO4溶液＞3.5％ NaCl溶液＞青海盐湖卤水.     

掺合料对C60高性能混凝土氯离子扩散性能的影响

通过混凝土氯离子扩散系数试验,研究C60高性能混凝土的氯离子扩散性能.试验结果表明:掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量在0～30%范围内降低了混凝土的氯离子扩散系数,粉煤灰较佳掺量为20%左右;掺合料复合使用效果更优,28 d时,粉煤灰取代水泥23%、矿粉取代水泥10%混凝土28 d氯离子扩散系数比纯水泥混凝土降低了35.2%...     

碳化和应力作用对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

碳化、氯离子侵蚀、应力三者共同作用对沿海地区混凝土结构耐久性具有重要影响.以C25级普通混凝土为研究对象,针对应力、碳化和氯盐三因素共同作用,借助室内试验手段,对混凝土试样进行加载及快速碳化试验,研究了碳化和应力作用下混凝土中的氯离子迁移规律.研究表明:碳化龄期短的混凝土试件,氯离子扩散系数会有很大程度的下降,随着碳化时间的增加下降速度不断减缓;碳化龄期较长的混凝土试件,氯离子扩散系数会略有升高.随压应力的增大,混凝土碳化深度逐渐减小,氯离子扩散系数也逐渐减小.     

剪应力作用下混凝土结构氯离子传输试验研究

实际工程中混凝土结构受到正应力和剪应力共同作用会加速耐久性劣化,但混凝土结构在剪应力作用下的氯离子侵蚀规律研究却鲜见报道.提出新的耐久性试验加载方式使混凝土小梁承受长期剪应力作用.试验研究了剪应力作用下混凝土结构氯离子侵蚀规律,结果表明,剪应力作用会使混凝土结构的氯离子渗透性增加,随着荷载水平的提高,氯离子扩散系数Di显著增大.最后,根据试验数据建立了混凝土试件在剪应力作用下氯离子扩散系数数学模型,量化分析了剪应力作用大小对混凝土氯离子扩散系数的影响.     

考虑材料参数和应力水平的氯离子扩散系数多因素预测模型

针对传统氯离子扩散系数预测模型无法综合考虑材料参数和外荷载影响而导致预测精度不高的缺陷,建立了综合考虑材料参数和应力水平的氯离子扩散系数多因素预测模型。首先基于311组快速氯离子迁移测试法的试验数据,定量分析了水胶比、砂率、矿物掺合料(粉煤灰、矿粉、硅灰)掺量等材料参数以及应力水平对氯离子扩散系数的影响规律;然后结合两阶段分析方法和逐步回归分析方法,建立了综合考虑材料参数和应力水平的氯离子扩散系数多因素预测模型;最后通过与传统预测模型和试验数据的对比,验证了该模型的有效性与精确性,其模型可决系数为0.90。