水工混凝土早龄期收缩发展规律及影响因素试验研究

讨论分析了在不同水泥品种、不同水胶比、不同掺和料掺量及其复掺组合情况下,混凝土早龄期收缩变形的变化规律。试验研究分析结果表明,混凝土早龄期收缩变形随龄期延长而增加,但收缩变形速度减缓,且在某一龄期附近明显减缓,故混凝土收缩变形主要发生在早龄期;水胶比对混凝土早龄期收缩变形影响较大,但增加水胶比可以减小混凝土早龄期收缩变形;掺加掺和料可降低混凝土早龄期收缩变形。     

养护制度对活性粉末混凝土收缩性能的影响

本文主要研究了早龄期养护制度对不同胶凝材料组分活性粉末混凝土收缩的影响规律,结果表明:活性粉末混凝土的收缩主要发生在早龄期,3 d龄期前的养护温度越高,活性粉末混凝土的化学结合水量越高,早期收缩应变越大;早龄期采用蒸汽养护的方式,有利于减小混凝土的长期干燥收缩;掺加粉煤灰有利于降低活性粉末混凝土的收缩。     

不同矿物掺和料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

硫酸盐侵蚀是威胁工程结构耐久性中比较典型的一种形式。通过实验,研究了不同矿物掺和料混凝土试件在不同浸泡方式和不同侵蚀离子类型作用下的抗硫酸盐侵蚀性能,测定了不同掺和料混凝土在不同侵蚀条件下的各龄期耐蚀系数,并对掺粉煤灰、矿渣粉的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价。结果表明：硫酸盐侵蚀环境中存在的镁离子对混凝土破坏作用更大;相较而言,矿渣粉火山灰活性较高,能够较早发挥火山灰效应,使混凝土结构更加密实;与掺30%粉煤灰的混凝土相比,掺30%矿渣粉的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能更好;在工程干湿交替区域,混凝土中不宜掺入粉煤灰,可掺入适量的矿渣粉延缓混凝土受侵蚀破坏作用。     

早期养护对高性能混凝土自收缩的抑制作用

混凝土浇注后水易通过胶凝材料的水化散发等型式消耗，一般是无法避免的，但高性能混凝土掺入高效减水剂和磨细掺和料后，拌和物的工作性能得到改善，不仅和易性好，而且泌水量少，特别是未初凝时，及时进行湿养护，可良好地抑制混凝土的早期收缩。     

养护环境对水工长龄期混凝土强度增长规律的影响北大核心

研究了在标准养护环境和自然养护环境下,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和掺粉煤灰硅酸盐水泥的长龄期混凝土抗压强度及其增长规律。结果表明:(1)自然环境下混凝土早期强度稍高于标准养护环境下混凝土强度,而后期强度则低于标准养护环境下混凝土的强度;(2)不同养护环境下的混凝土抗压强度与龄期关系均呈对数增长关系;(3)养护环境对硅酸盐水泥混凝土各龄期强度及其增长规律的影响稍大于矿渣硅酸盐水泥混凝土;(4)掺粉煤灰硅酸盐水泥混凝土具有早期强度较低,增长率较小,而后期强度增长速度快,至180 d龄期后仍有一定增长的特性。     

相同设计强度下凝灰岩粉对水工混凝土性能的影响

目前对矿物掺和料的研究大多采用单因素分析法,试验并非在相同设计强度下进行,为此,有必要设计新的试验方案研究掺加粉煤灰和(或)凝灰岩的水工混凝土其拌和物性能、力学性能、绝热温升以及自生体积变形随养护龄期的变化规律。结果表明:在相同设计强度等级情况下,相较于掺粉煤灰碾压混凝土而言,掺凝灰岩粉碾压混凝土的7 d抗压强度较高,但28 d后增速变缓,360 d时其抗压强度比单掺粉煤灰混凝土低约8MPa;单掺凝灰岩粉碾压混凝土早期绝热温升值明显高于单掺粉煤灰碾压混凝土,7 d后两者差距逐渐缩小。对于C25常态混凝土来说,不同掺和料方案的混凝土在28 d前的抗压强度发展规律基本一致,而后单掺凝灰岩粉混凝土的抗压强度增速明显下降;不同掺和料方案的混凝土绝热温升和自生体积变形的时变规律均无显著差异。     

养护环境对水工长龄期混凝土强度增长规律的影响

研究了在标准养护环境和自然养护环境下,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和掺粉煤灰硅酸盐水泥的长龄期混凝土抗压强度及其增长规律。结果表明:(1)自然环境下混凝土早期强度稍高于标准养护环境下混凝土强度,而后期强度则低于标准养护环境下混凝土的强度;(2)不同养护环境下的混凝土抗压强度与龄期关系均呈对数增长关系;(3)养护环境对硅酸盐水泥混凝土各龄期强度及其增长规律的影响稍大于矿渣硅酸盐水泥混凝土;(4)掺粉煤灰硅酸盐水泥混凝土具有早期强度较低,增长率较小,而后期强度增长速度快,至180 d龄期后仍有一定增长的特性。     

粉煤灰混凝土在高温热害隧洞中早期水化特性研究

为探讨粉煤灰在高温热害隧洞混凝土中的应用,以新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞为例,在高温养护条件下对复合胶凝材料的早期水化特性进行研究。结果表明,高温环境下粉煤灰作为胶凝材料掺入混凝土后,可明显降低水化速度并减小水化热;水化反应进行1 d后,纯水泥浆体中有大量Ca(OH)_2、C-S-H凝胶和未水化的水泥颗粒,掺入粉煤灰后,Ca(OH)_2、Ca/Si和浆体抗折强度有所降低。     

防洪堤坝主要材料混凝土单轴力学特性影响因素分析研究

为研究防洪堤坝主要材料混凝土单轴力学特性,利用RAW-500液压试验系统完成了混凝土多种因素影响下单轴破坏实验。结果表明,养护龄期与混凝土抗压强度为正相关,但递增幅度逐渐减小,虽受冻温度提高,但并不影响各养护龄期试样强度差异;混凝土线弹性变形及弹性模量随养护龄期延长而增大。受冻温度对混凝土力学特征影响较小,且养护龄期延长,受冻温度对混凝土强度的抑制效应会减弱,受冻温度对混凝土变形能力无显著影响。冻融循环次数愈多,混凝土强度愈低,且养护龄期愈大,则混凝土强度损失效应会减小,平均循环每增长50次,龄期36 h强度损失9.3%,而在龄期12和24 h下强度损失为5.5%和4.6%;峰值应变随冻融循环次数增多而有所增大,而弹性模量随之降低。研究结果可为水工结构中混凝土材料单轴力学特征影响因素分析提供一定参考。     

养护环境对混凝土限制收缩开裂影响研究

在高海拔极端环境下,混凝土浇筑和养护过程中易出现裂缝,影响结构的工程质量和安全运行。通过圆环法混凝土限制收缩开裂试验,研究了不同温度（-5、10、25、40 ℃）、湿度（50%、65%、80%）对混凝土早龄期受限收缩开裂的影响,揭示了早龄期混凝土开裂的机理。结果表明：早龄期混凝土的抗压强度和弹性模量随养护温度和湿度的提高而增大,抗压强度随龄期的增长比弹性模量随龄期的增长更加明显;养护温度的降低或养护湿度的增大会减轻混凝土的干燥收缩以及自收缩作用,从而减小混凝土的内部应力,提高其抗开裂能力;提出了混凝土早龄期限制收缩开裂的预测模型,可准确预测混凝土早龄期限制收缩开裂时间。研究成果为混凝土开裂控制技术提供了基础数据支撑。     

低活性矿渣内养护水泥砂浆自收缩与孔结构分析

采用预吸水饱和状态的低活性矿渣作为内养护材料部分替代砂，研究不同低活性矿渣掺量内养护砂浆的力学性能与自收缩变化规律，并通过MIP、SEM和XRD测试结果探讨了低活性矿渣内养护砂浆的微观机理。结果表明:不同低活性矿渣掺量砂浆试样在标准养护与密封养护条件下抗压强度发展规律相似，即随着低活性矿渣掺量的增加，砂浆早期强度下降幅度较大，但随着龄期的延长，砂浆后期强度降低幅度小于早期降低幅度；并且低活性矿渣能有效抑制浆体各阶段的自收缩，尤其在快速收缩阶段和短暂膨胀阶段作用最为明显；低活性矿渣内养护作用下，虽增加了浆体的孔隙率，但有效降低了平均孔径，改善了各类型孔的分布比例，细化孔隙结构；内养护作用使浆体水化产物C-S-H凝胶增多，Ca(OH)₂被消耗，界面过渡区薄弱结构得到显著改善。     

水性环氧砂浆与混凝土界面剪切性能试验研究

针对水泥基修补材料与混凝土界面剪切强度没有标准测试方法的问题,设计了一种双L直剪试验装置,该装置能够有效避免弯曲应力的影响,使界面处发生纯剪破坏。采用该装置试验研究了混凝土表面粗糙度、含水率和界面剂类型对砂浆-混凝土界面剪切强度的影响。结果表明：适度的粗糙处理有利于剪切强度的提高,粗糙度过大剪切强度反而降低;混凝土表面含水率越高,界面剪切强度越低,含水率对剪切强度影响显著;使用界面剂能够加强界面过渡区的结构,依据混凝土表面干湿情况选取合适的界面剂有助于黏结界面抗剪性能的提高。     

三种不同掺合料对水泥浆体界面性能的影响

为了分析新型矿物掺合料对高性能混凝土界面区微结构的影响,采用层析方法进行研究。通过分别掺入不同量的钢渣、矿渣及粉煤灰,定量分析了硅酸盐水泥浆体 － 集料界面区氢氧化钙取向指数和界面区厚度的变化。试验结果表明: ( 1) 掺入 30% 矿渣粉后,界面处 Ca( OH) 2 取向比纯水泥明显下降,几乎没有取向,界面区厚度比纯水泥浆体的界面略低。掺 30% 粉煤灰后,界面处 Ca( OH) 2取向度介于纯水泥与掺矿渣粉水泥界面取向度之间,但过渡区厚度明显减小。加入 30% 的钢渣后,水泥浆体与集料的界面晶体取向明显增加,界面区厚度也明显增加; ( 2) 随钢渣比表面积增加,水泥浆体与集料界面的 Ca( OH) 2 晶体取向度及界面厚度都有不同程度的减小。当钢渣比表面积增加至600 m2 /kg 时,含钢渣浆体界面的性能已优于纯水泥浆体界面的性能; ( 3) 钢渣与矿渣粉或粉煤灰二元复合只能改善浆体与集料界面区某一方面的性能,但钢渣与矿渣粉、粉煤灰三元复合可明显改善浆体与集料界面的综合性能。研究结果可为高性能混凝土整体性能研究及设计提供参考意见。     

极旱、大温差地区养护方式对混凝土桥墩性能的影响

为研究极旱、大温差地区不同养护方式及不同养护天数下混凝土桥墩的强度及抗渗性、微观孔结构之间的关系,选择4种养护方式及3个养护天数(7,14,28 d)对试验桥墩进行了研究。在龄期28 d时对混凝土桥墩的强度、抗渗性和微观孔结构进行了测试和分析,结果表明:按照自然养护、土工布养护、新材料养护、标准养护的顺序最可几孔径及多害孔不断减小,抗渗性逐渐增强;随着养护天数的增加,混凝土的抗渗性、强度、多害孔逐渐下降;养护天数>14 d时,混凝土桥墩各项性能良好,建议养护天数为14 d;新材料养护优于土工布养护,在极旱、大温差地区养护方式的保湿效果越好混凝土桥墩的抗渗性及强度越高。     

低水胶比下粉煤灰复合矿粉配制高强泵送混凝土的性能研究

为了探讨低水胶比(0.20)下粉煤灰复合矿粉高性能混凝土的性能,对其力学性能和微观形貌进行了实验分析。结果表明:粉煤灰混凝土早期强度低后期强度高,矿渣微粉混凝土早期强度发展迅速,两者复掺时对混凝土强度的互补较明显;粉煤灰、矿渣单掺和复掺时高性能混凝土拌和物的工作性较好,均满足泵送混凝土对工作性的要求;其颗粒表面活性的Al2O3和SiO2与水泥产生的Ca(OH)2在浆体中发生火山灰反应,生成C-S-H凝胶,细化和减少混凝土界面区域的Ca(OH)2,未水化的颗粒能够填充于混凝土,能够明显地改善混凝土的密实度,降低混凝土的钙硅比。     

基于CT的再生骨料生态多孔混凝土细观结构分析

为了研究以再生骨料为粗骨料的大孔径多孔混凝土的细观结构,将混凝土看作由骨料、砂浆基质、界面过渡区及孔隙等组成的多相复合材料。利用医用CT对试件进行扫描,获得CT图像和CT值等数据。分别考虑了不同预设孔隙率和不同再生骨料替换率的影响,采用Matlab图像处理技术对多孔混凝土各相组分进行直观表征,同时分别采用CT法和孔隙率测量试验法计算多孔混凝土的体积孔隙率,对比验证CT法测算体积孔隙率的可行性,最后采用阈值分割算法进行试件面层孔隙率计算,定量评价多孔混凝土孔隙分布的连续性与均匀性。结果表明:大孔隙率和高再生骨料替换率会导致多孔混凝土出现大孔隙增多、且形状由光滑圆形向不规则形状或矩形发展的趋势;对于振动成型的试件,沿高度方向面层孔隙率变化较大,且变化剧烈的部分集中在试件上部,孔隙率连续性较差;利用CT法测算试件体积孔隙率,结果与试验法相接近且略大于试验法;试件孔隙分布的均匀性与孔隙率呈负相关。     

基于反应力场分子动力学的水化硅酸钙水解弱化机理研究

作为混凝土材料的主要胶结相,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的水解弱化是导致混凝土材料破坏和胶凝力下降的重要原因。本文通过反应力场分子动力学模拟研究了C-S-H凝胶中含水率对其分子结构、力学性能及动力学特性的影响。模拟研究结果表明:水分子的渗透加速了硅酸钙骨架的平移运动,这与整个结构稳定性的下降直接相关。C-S-H硅链上具有较高反应活性的非桥接氧有助于水解反应的发生,水解反应产生的羟基与未水解的水分子在C-S-H层间区域形成了复杂的氢键网络,使结构的薄弱区域逐渐由层内过渡到层间区域,降低了硅链在单轴拉伸过程中的重新排列程度;随含水率增加,C-S-H中出现更多的缺陷结构,导致C-S-H凝胶力学性能降低。     

考虑骨料形状时混凝土氯离子扩散系数预测的数值方法

分析骨料形状对混凝土氯离子扩散系数的影响,提出考虑骨料形状时混凝土氯离子扩散系数预测的数值方法。结合计算机模拟技术和蒙特卡洛数值积分算法,获得了八边形骨料混凝土界面面积百分数,通过与2组实验结果比较,证实了该预测方法的有效性。     

界面裂纹对混凝土氯离子扩散系数的影响

将混凝土看成是一种由骨料、界面和水泥石基体所组成的三相复合材料,平行界面裂纹位于骨料表面,据此构建出圆形单元细胞模型,并采用推进前沿法尽可能准确地剖分单元细胞,然后应用有限元法获得混凝土氯离子扩散系数的数值解。通过与已有实验结果的比较,初步验证了文中数值方法的有效性,并定量评价了混凝土细观结构对氯离子扩散系数的影响。数值计算表明,混凝土氯离子扩散系数随裂纹张开角、界面厚度的增大而增大,但随着骨料直径的增大而减小,且骨料级配对混凝土氯离子扩散系数有很大的影响。     

锂渣混凝土的孔结构参数与活性评价研究

为了解锂渣对混凝土性能改善的贡献情况,采用锂渣和水泥作为胶凝材料制备混凝土,研究了锂渣对混凝土孔结构参数和活性因子的影响规律。实验结果表明：锂渣掺量小于25%时,混凝土的后期强度都将超过空白混凝土;而掺量大于25%时,其力学性能降低幅度较大。同时,锂渣掺量不超过40%时,孔径均匀性的变化幅度较小,特别在养护龄期较小时尤为突出;随着养护龄期的延长,混凝土孔径得到不同程度的细化。锂渣掺量从0增至60%时,活性因子呈先增大后降低的趋势,但活性因子均大于0,且在锂渣掺量为20%时最大。