初始损伤对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。     

硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程

根据Fick第二定律建立了硫酸根离子在混凝土中的非稳态扩散反应方程,利用有限差分法求解该方程以获得硫酸根离子在混凝土中的浓度分布规律.根据硫酸根离子与混凝土中铝酸钙盐之间的化学反应所生成钙钒石的数量,给出了钙钒石生成过程中的混凝土膨胀应变计算公式,并由混凝土本构关系计算相应的膨胀应力,以评估混凝土是否开裂破坏.最后,通过数值仿真,模拟浸泡在2%Na2SO4溶液里的混凝土板内的硫酸根离子扩散过程、膨胀应变及应力变化、开裂破坏等全过程.结果表明:所提出的分析方法可定量地描述硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏规律.     

硫酸盐含量对粉煤灰混凝土力学及变形性能的影响

通过在低钙、低硫粉煤灰-水泥体系中掺加可溶性硫酸钠改变硫酸盐含量,对不同硫酸盐含量下的水泥-粉煤灰体系的力学性能和变形性能进行了研究.结果表明,水泥-粉煤灰体系最佳硫酸盐含量为3.00%左右.一般而言,15%粉煤灰掺量下.外掺硫酸盐不易超过1.50%;30%～50%粉煤灰掺量时,外掺硫酸盐量在1.50%～3.00%之间...     

碳纤维混凝土的制备及其力学性能研究

使用搅拌机将水泥、砂、石、水和碳纤维等进行混合搅拌,配制碳纤维体积分数为1％～3％的碳纤维混凝土,并在环境温度分别为20,40,60,100℃的条件下对碳纤维混凝土进行养护,养护时间为7 d;研究了碳纤维掺量及养护环境温度对碳纤维混凝土力学性能的影响.结果表明:当碳纤维掺量一定时,随着养护环境温度的升高,碳纤维混凝土的...     

干湿交替对硫酸盐侵蚀喷射混凝土损伤层试验研究

为了研究硫酸盐侵蚀后喷射混凝土表面损伤层厚度变化,试验采用干湿交替方法,对同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行硫酸盐侵蚀,利用超声波平测法对试件表层声时进行测定,采用回归方法对试验数据进行拟合,得出试件损伤层厚度.同时,对不同侵蚀龄期试件相对动弹性模量、质量损失率及力学性能进行测试,研究损伤层与试件性能之间关系.结果表明:随着干湿交替次数增加,试件表层超声波波速降低,试件密实度下降,损伤层厚度增大;试件相对动弹性模量、质量损失率随着损伤层厚度增大而增大,试件力学性能随着损伤层厚度增大而减小,但均与损伤层厚度呈指数关系,用损伤层厚度表征试件硫酸盐侵蚀具有较好相关性.     

碳纤维混凝土配合比设计方法研究

若在混凝土中掺入一定量的碳纤维,对其和易性、力学性能等方面均有较大影响,所以一般的混凝土配合比设计方法不再适用于碳纤维混凝土.为此提出了一种适用于碳纤维混凝土的配合比设计方法,采用控制碳纤维体积掺量及水胶比、砂率的手段以保证碳纤维混凝土的强度,采用保持水胶比不变而通过增加水泥浆体的手段变相增加用水量以保证碳纤维混凝土的...     

大掺量矿物掺合料混凝土抗盐冻性能研究

开展了普通混凝土、复掺粉煤灰和矿粉的大掺量矿物掺和料混凝土(HVMAC)分别在清水、5％ MgSO4溶液、10％ NaCl溶液、5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中的快速冻融试验,以试件的质量、动弹性模量及抗压强度变化表征混凝土在盐冻作用下的抗冻性能.结果表明,两种混凝土试件在清水中的冻融破坏比盐溶液中严重,普通混凝土在MgSO4溶液中形成致密结构,破坏较小,在NaCl溶液中,HVMAC对溶液的吸收较小,其破坏程度较轻,混凝土在5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中几乎没有劣化,综合考虑,HVMAC的抗盐冻性最好.     

碳纤维掺量及长度对混凝土力学性能的影响

使用搅拌机将不同长度的碳纤维掺入混凝土中制备纤维混凝土,养护28 d后测试纤维混凝土的力学性能,以碳纤维掺量(质量分数为0～0.6％)和碳纤维长度(10,15,20 mm)作为变量,研究混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗拉强度随碳纤维掺量和碳纤维长度的变化规律.结果表明:随着碳纤维掺量和碳纤维长度的增加,纤维混凝土的抗压强...     

聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

以混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度为评价指标,评价了聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能的影响。结果表明,随着聚丙烯纤维长度的不断增大,混凝土试件在硫酸盐溶液中干湿循环60次后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均呈现出先增大后减小的趋势,聚丙烯纤维长度为16mm时,力学性能最好;当纤维的长度相同时,随着纤维掺量的增大,混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均是先增大后减小,纤维的掺量为2kg·m^-3时,其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均可以达到最大。研究结果认为,聚丙烯纤维的掺入能够有效提高混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力,选择聚丙烯纤维的长度为16mm,掺量为2kg·m^-3,此时,混凝土试件的各项力学性能均可以达到最佳。     

干湿循环条件下混凝土硫酸盐侵蚀损伤分析

干湿循环加剧了混凝土的硫酸盐侵蚀作用.采用超声平测法可测出混凝土的损伤层厚度,进而可对混凝土的损伤情况做出评估.本文考察了硫酸钠溶液浓度对干湿循环和硫酸盐侵蚀共同作用时混凝土损伤的影响.研究结果显示:随着干湿循环次数的增加,混凝土损伤不断加重,表现为损伤层厚度加大,混凝土损伤层中的超声波传播速度降低,且降低的速度逐渐加快;浓度越高,混凝土的损伤越严重.     

硫酸盐侵蚀作用下混凝土损伤层与微观研究

混凝土损伤层性能劣化规律对研究硫酸盐侵蚀作用下混凝土耐久性具有重要意义.采用超声波平测法,研究了硫酸盐与干湿交替作用下不同水胶比混凝土的损伤层厚度变化规律,从损伤层角度分析了混凝土的损伤劣化特点与性能退化规律,并采用X衍射方法对混凝土中的主要侵蚀产物进行分析.研究结果表明:随着水胶比增大,混凝土中钙矾石和石膏不断增多,氢氧化钙含量逐步减小,宏观表现为混凝土损伤层中超声波速逐渐减小,损伤层厚度增大.当混凝土损伤层越厚、声速越低时,表明其密实度降低,损伤劣化程度增大.通过测量混凝土损伤层厚度,可以有效判断硫酸盐侵蚀作用下混凝土损伤劣化情况.     

掺氧化镁膨胀剂混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能研究

由于环境侵蚀,混凝土结构易开裂破坏,掺入适宜的外加剂可减轻其损伤劣化。本文研究了不同氧化镁膨胀剂掺量对混凝土抗侵蚀性能的影响,测试了混凝土经MgSO₄浸泡后的质量损失、强度变化,结合微观结构变化,评价了掺氧化镁膨胀剂混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。结果表明:硫酸盐长期浸泡环境下,混凝土试件的质量和力学性能均先增加后降低,掺入氧化镁膨胀剂以及降低硫酸盐溶液浓度都能降低硫酸盐的侵蚀速率;氧化镁膨胀剂的掺入一方面能够细化混凝土内部孔结构,降低硫酸盐的侵蚀损伤速率,延缓试件损伤开裂形成微裂纹;另一方面氧化镁膨胀剂填充了开裂后的微裂纹,阻断或减小了硫酸盐继续传输通道,从而抑制裂纹继续扩展。     

不同种类硫酸盐溶液侵蚀下混凝土损伤研究

研究了混凝土在不同种类硫酸盐溶液与干湿循环作用下的损伤层厚度演化规律,分析了损伤层混凝土的力学性能,得到了损伤层混凝土抗压强度。研究结果表明：随着侵蚀时间增加,混凝土损伤层中超声声速降低,损伤层厚度增大,并且损伤层混凝土抗压强度明显降低。当混凝土损伤层越厚、声速越低时,其损伤程度越大。混凝土在硫酸镁溶液中的损伤层厚度最大,且抗压强度劣化明显,混凝土侵蚀破坏最严重;硫酸钠与氯化钠的复合溶液中混凝土损伤层厚度最小,其抗压强度降低最少,氯离子的存在降低了混凝土的损伤劣化程度。     

受损混凝土抗硫酸盐腐蚀性能

采用干湿循环的实验方法研究了C30基准混凝土及损伤度为0-0．1、0．1-0．2、0．2-0．3的受损混凝土试件抗硫酸盐腐蚀性能。以质量变化率和相对动弹模量作为评价指标,分析了损伤度对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响。结果表明：受损混凝土抗硫酸盐腐蚀性能变差,与基准混凝土相比,损伤度为0-0．1的混凝土试件抗硫酸盐腐蚀性能...     

受损轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

运用干湿循环的实验方法研究了LC30基准轻骨料混凝土及损伤度为0～0.1、0.1 ～0.2、0.2 ～0.3的受损轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀的性能,以相对动弹性模量为评价指标,分析了损伤度对基准轻骨料混凝土、掺粉煤灰轻骨料混凝土及掺聚丙烯纤维轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,并建立了以粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量为指标的轻骨料衰变损伤模型.     

硫酸盐腐蚀对混凝土微观结构特征的影响研究

为了研究硫酸盐溶液侵蚀作用对混凝土微观结构的损伤规律,对试样进行0次、10次、20次、30次和50次硫酸盐溶液的腐蚀试验,获取了试样外观破坏特征、质量变化曲线、矿物成分、微观形态以及核磁共振T2分布曲线与NMRI图像,在此基础上分析了混凝土腐蚀损伤的微观机理.研究结果表明,随着硫酸盐腐蚀次数的增加,混凝土的质量损失率呈幂指数函数上升规律,材料外观破坏程度逐渐增加;对混凝土微观结构进行SEM和XRD分析,发现硫酸盐腐蚀作用使得钙矾石晶体的含量随腐蚀次数增加而上升;由T2分布谱线的变化趋势表明硫酸盐腐蚀作用使得材料内部小孔隙、中孔隙逐渐扩张成相互连通裂隙;不同损伤程度的混凝土NMRI扫描图像与T2分布曲线变化规律较为同步,说明扫描结果较为准确地反应了试样内部结构;硫酸盐溶液的化学腐蚀与渗透力是导致混凝土微观结构损伤的内在机理.     

硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究

对水胶比为0.45的引气混凝土分别在质量分数为1％ Na,SO4、5％ Na2 SO4、5％ MgSO4溶液及水中进行快速冻融试验,采用超声平测法测量混凝土损伤层厚度,分析了不同溶液中混凝土的损伤层、未损伤层超声波速及损伤层厚度随冻融循环次数的变化规律.结果表明:混凝土损伤层厚度能够反映硫酸盐-冻融共同作用下混凝土损伤程度;不同溶液与冻融共同作用下混凝土损伤程度有所不同,原因在于硫酸盐溶液对混凝土冻融破坏既存在抑制作用,又存在促进作用;随着硫酸钠溶液浓度的升高,硫酸钠溶液对混凝土的冻融破坏由促进作用逐渐转变为抑制作用,由于硫酸镁具有镁盐和硫酸盐的双重腐蚀,对混凝土的冻融破坏促进作用最大.     

粉煤灰在混凝土中最佳掺量研究

研究了粉煤灰在混凝土抗压强度、孔隙率及6h库仑电量变化过程中的最佳掺量.试验结果表明:粉煤灰掺量在20%～30%之间时,混凝土的强度能够取得较好的效果;粉煤灰掺量在40%左右时,混凝土的孔隙率降到最低,混凝土抗氯离子渗透的性能达到最好.     

约束对单面盐冻混凝土表面损伤的影响及机理EI北大核心CSCD

研究约束(膨胀约束、收缩约束)对单面盐冻混凝土表面损伤的影响及作用机理,测试了水灰比为0.40的自由态和约束态混凝土每4次盐冻循环的表面剥落量和首次盐冻循环降温过程中的混凝土应变,计算了混凝土表面冰层中的拉应力。结果表明:约束态混凝土表面剥落量比自由态混凝土大;约束态混凝土表面剥落量随膨胀约束应力增大而增加,受收缩约束应力影响较小。与自由态混凝土相比,约束态混凝土表面冰层中的拉应力较大且随膨胀约束应力增大而增大;根据"粘贴-剥落"理论计算并证明了膨胀约束导致冰层更易开裂,引发了冰层下混凝土发生更严重表面损伤。     

冻融循环与硫酸盐侵蚀共同作用下再生混凝土的微观结构研究

采用快冻法,将再生骨料取代率为30%的混凝土分别置于3%Na₂SO₄、5%Na₂SO₄、10%Na₂SO₄(均为质量分数)溶液以及水中进行冻融循环试验,测试再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量变化、抗压强度损失率,并利用电子显微镜、能谱仪和X射线衍射等方法分析再生混凝土损伤层的微观结构,以超声波平测法确定损伤层厚度,引入侵蚀系数对以损伤层厚度为评价指标的损伤度进行优化。结果表明,当冻融循环为0～200次、Na₂SO₄溶液浓度大于5%时,抗压强度侵蚀系数始终小于1,即Na₂SO₄溶液对再生混凝土宏观力学性能损伤的促进作用明显,而对微观结构损伤的抑制作用明显。在再生混凝土冻融循环初期,以冻融侵蚀为主;冻融循环后期,以硫酸盐化学侵蚀为主,再生混凝土经化学侵蚀后生成钙矾石和石膏等膨胀产物,并出现膨胀裂缝,在冻融循环作用下裂缝迅速扩展,损伤层厚度增加。以损伤层厚度为评价指标的损伤...