含粉煤灰或石英粉复合胶凝材料的抗压强度发展规律

用细度基本相同的粉煤灰和石英粉作为活性和惰性矿物掺和料,研究了不同水胶比、不同养护温度条件下,矿物掺和料的种类和掺量对复合胶凝材料抗压强度发展特性的影响.在水化初期,颗粒形貌等物理因素比反应程度等化学因素更能影响含有矿物掺和料的复合胶凝材料的抗压强度发展特性,活性与惰性矿物掺和料的作用基本相同.热激发能明显促进粉煤灰的火山灰反应,有利于含粉煤灰的复合胶凝材料的抗压强度发展.含大掺量粉煤灰的复合胶凝材料特别适合用于内部能较长时间维持较高温度的大体积混凝土结构.     

干湿循环-硫酸盐侵蚀下矿物掺和料对混凝土耐久性的影响

研究了干湿循环-硫酸盐侵蚀耦合作用下,纯水泥混凝土、粉煤灰掺量10%和20%的粉煤灰混凝土及矿粉掺量15%和30%的矿粉混凝土的质量损失率、抗压强度和氯离子扩散系数的演变规律.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析研究了侵蚀后试件的微观形貌与物质元素组成.结果表明干湿循环-硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土性能发展分为2个阶段:即侵蚀初期性能的提高段与随后性能的劣化段:矿物掺和料的掺入不能改善混凝土的抗干湿循环-硫酸盐侵蚀性能.     

冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土劣化机理试验研究

基于多尺度研究了浓度为10％和15％硫酸盐溶液与冻融循环耦合作用下混凝土的劣化机理.从混凝土质量,抗压强度,相对动弹性模量时变规律等宏观力学指标探究了混凝土损伤劣化机制;运用CT技术和扫描电镜(SEM)技术从细微观角度研究了冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的侵蚀劣化规律.研究结果表明:宏观上混凝土试样的质量损失总体呈现初期增加随后小幅下降后期快速增加的趋势、单轴抗压强度先增大后减小的变化规律;在高浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率呈现出先快后慢的变化规律,在低浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率开始比较缓慢随着冻融次数增加慢慢趋近于高浓度溶液中试样.细观上通过CT技术发现试样的孔隙率随着冻融次数的增加呈现先减小后增大的趋势,内部微裂纹逐步扩展直至贯通.微观上运用扫描电镜(SEM)观察到试样裂缝和孔洞内壁处生成了钙矾石和石膏,并由于其膨胀力使得混凝土结构酥松.硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合作用下混凝土劣化过程有两个阶段:在前期硫酸盐能降低冻融循环对混凝土的劣化,在后期硫酸盐侵蚀产物膨胀力、结晶盐产生的结晶压力和冻融产生的冻胀力共同作用使混凝土加速劣化.     

一种高性能混凝土矿物掺合料制备研究

针对工程领域中高性能混凝土收缩引起混凝土开裂问题,结合矿物掺和料作用机理,提出改变传统的单一矿物掺和料方法,采用两种或两种以上的矿物掺和料的方法对混凝土进行制备。通过采用不同掺合料总量与不同掺合料比例的方法分别制备不同组混凝土,并通过强度试验和收缩试验对制备的混凝土进行检验。通过试验表明,与传统混凝土相比,双掺矿物掺合料混凝土强度早期低,后期较高的特点;在双掺条件下,粉煤灰对强度抑制方面效果较好,从而说明双掺可减缓传统水泥存在的早期水化问题。     

干湿循环与盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的劣化及其机理

通过对比普通混凝土、普通喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土在(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)共同作用下的外观形貌、抗压强度、物相组成和微观结构,研究了喷射混凝土的劣化及其机理.结果表明:(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)150次时,普通混凝土外观形貌破损严重,喷射混凝土外观形貌较完整;普通混凝土抗压强度＜普通喷射混凝土＜钢纤维喷射混凝土;钢纤维喷射混凝土表层微观结构较为致密且存在CH,侵蚀产物石膏在侵蚀后期发生了二次反应;其劣化侵蚀机理包括NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的物理结晶侵蚀及碳酸盐、硫酸盐和镁盐的化学侵蚀,但未发现氯盐的化学侵蚀产物,而喷射混凝土中还发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀.     

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.     

干湿循环作用下粉煤灰对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一.通过外观、抗压抗蚀系数、抗折抗蚀系数和膨胀率等宏观性能,研究了干湿循环作用下混凝土抗硫酸钠和抗硫酸镁侵蚀性能,并基于侵蚀产物相和孔结构结果分析了粉煤灰对其抗侵蚀性能的影响机制.结果表明:在硫酸盐和干湿循环两者共同耦合作用下,干湿循环的作用是促进硫酸盐的结晶,加速混凝土破坏.粉煤灰掺量为15％时砂浆抗侵蚀的性能最好,随着粉煤灰掺量继续增加,砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能明显降低.与硫酸钠溶液劣化规律相对比,镁离子的存在减缓了砂浆的劣化破坏速度,砂浆的盐结晶损伤减轻,其原因在于侵蚀溶液中的氢氧根离子会与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀在砂浆表面,抑制了硫酸根离子的向内扩散.     

矿物掺合料对海洋混凝土结构硫酸盐侵蚀影响的试验研究

对不同配合比混凝土试件在海洋水下区进行现场暴露试验,通过实验室内对混凝土中硫酸根离子含量测定,研究腐蚀龄期、水胶比及矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响,探究硫酸盐在混凝土内部侵蚀机理。试验结果表明:侵蚀到混凝土试件内部的自由硫酸根离子含量与总硫酸根离子含量,随着侵蚀龄期和水胶比的不同而变化,同时向混凝土中掺入一定比例的粉煤灰、矿粉等矿物掺合料可以改善混凝土试件内部孔隙结构,有效提高其抗硫酸盐侵蚀能力,从而延长混凝土结构耐久性能。     

抗硫酸侵蚀防腐剂对混凝土性能影响研究及其作用机理的探讨

本文通过将SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂与普通硅酸盐水泥复合,用于混凝土试验中,研究其对混凝土工作性能、抗压强度以及耐久性能的影响.同时,通过采用化学结合水和SEM试验,对SSP型防腐剂在混凝土中的作用机理进行分析研究.试验结果表明:在混凝土中掺入SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂,混凝土不仅工作性能好、抗压强度值高,而且抗氯离子渗透、抗硫酸盐溶液侵蚀性能优良;SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂的掺入,能够提高混凝土各个龄期的化学结合水含量,促进水泥基胶凝材料的水化进程,生成较多的细针状、棒状的AFt和不规则扁平粒子的C-S-H凝胶,使得结构更加致密,提高混凝土综合性能.     

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。     

防腐阻锈剂对混凝土性能影响试验研究

将防腐阻锈剂按照不同比例等量取代普硅水泥配制混凝土,研究其对混凝土抗压强度、抗硫酸盐侵蚀系数、氯离子渗透系数、腐蚀电量等性能指标的影响,并通过SEM扫描电镜观察混凝土3 d、7 d、28 d的水泥水化产物形貌.研究结果表明:掺入防腐阻锈剂后,混凝土的工作性能、后期力学性能、抗硫酸盐侵蚀性能、氯离子渗透性能、抗氯盐侵蚀性能明显优于基准混凝土;防腐阻锈剂的掺入消耗了水泥中的C3A、水泥水化产生的Ca(OH)2,生成钙矾石和C-S-H凝胶,产生微膨胀效应使混凝土结构更加致密,提高了抗硫酸盐、氯盐侵蚀性能.     

钢筋混凝土中防腐添加剂的研究进展

在钢筋混凝土结构服役过程中,由环境侵蚀因素导致的耐久性问题是制约结构长效服役的重要原因,其中,氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土耐久性劣化的主要因素之一。在混凝土内掺加防腐添加剂,可从促进钢筋表面成膜和改善混凝土自身性能(孔隙结构、水化过程、Friedel’s盐生成)等方面提升阻锈能力,近年来逐渐成为研究热点。本文将防腐添加剂分为传统阻锈剂、绿色植物提取物阻锈剂、纳米材料以及矿物掺合料等四类,从材料开发、作用机制、阻锈影响因素等方面对防腐添加剂的研究进行了综述。最后,探讨了防腐添加剂研究中存在的问题,并对未来的研究提出了建议,以期为防腐添加剂能够更好地防治混凝土中的钢筋锈蚀问题提供参考。     

石膏矿渣水泥混凝土抗硫酸钠侵蚀性能研究

石膏矿渣水泥具有低水化热、良好抗化学侵蚀性能等优点,是一种低碳绿色胶凝材料。为了明确原材料对石膏矿渣水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,对比研究了不同化学组成及活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的强度发展及抗硫酸钠侵蚀性能。结果表明:提高矿粉中Al₂O₃含量可以有效提高石膏矿渣水泥混凝土早期3 d强度;石膏矿渣水泥混凝土在硫酸钠环境下表现出强度软化型劣化;提高水泥用量、降低水灰比可以有效提高低活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的抗硫酸钠侵蚀性能,但不利于高活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的抗硫酸钠侵蚀性能。研究为低活性矿粉制备石膏矿渣水泥混凝土及其寿命预测提供试验数据支撑。     

联合活化多元辅助胶凝材料对蒸养混凝土性能的影响

采用联合活化方法将粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、硅灰制备成高活性多元辅助胶凝材料,研究不同活化方式下,多元辅助胶凝材料对胶砂活性指数及水化产物的影响,探讨掺入多元辅助胶凝材料对混凝土抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热重差热分析法(TG-DSC)和压汞法(MIP)对辅助胶凝材料水化产物及孔结构进行表征。结果表明:在静停6.0 h、90 ℃恒温4.5 h蒸汽养护(蒸养)后,联合活化后的多元辅助胶凝材料掺量为水泥质量的30%时,3 d、7 d和28 d胶砂活性指数分别为137.54%、140.06%和143.97%,浆体孔隙率为6.78%,胶砂流动度下降3.94%;当静停7.5 h、90 ℃恒温4.5 h蒸养后,与水泥组相比,混凝土1 d抗压强度提高了17.7%,且混凝土抗硫酸侵蚀系数提高5.8%;当静停6.0 h及90 ℃分别恒温4.5 h、7.0 h、12.5 h蒸养后,混凝土1 d抗压强度分别提高13.4%、16.2%和15.3%,7 d抗压强度分别提高16.3%、16.0%和15.2%。在联合活化作用下,辅助胶凝材料中高活性组分与水泥中Ca(OH)₂发生二次反应,促进水化硅酸钙(C-S-H)凝胶生成,优化了蒸养混凝土性能。     

高抗蚀胶凝材料的制备及其抗硫酸盐侵蚀性能研究

为了提高在城市污水处理系统服役的混凝土管道的抗硫酸盐侵蚀性能,本文对高抗蚀胶凝材料(HCRC)展开了系列研究。基于正交试验,以抗蚀系数为考核指标,优化矿粉、粉煤灰、硅灰和脱硫石膏替代水泥的比例,获得高抗蚀胶凝材料的最优配合比(HCRC1)。采用模拟污水浸泡法研究了HCRC1的抗硫酸盐侵蚀性能,并利用FTIR、XRD、TG-DSC、压汞法(MIP)和氮气吸附法(BJH)等测试分析了水化产物和孔结构的变化。结果表明,HCRC1由26%水泥、50%矿粉、15%粉煤灰、6%硅灰和3%脱硫石膏(均为质量分数)组成。随着在污水中浸泡时间的增加,试件抗压强度比(K_f)下降,将HCRC1浸泡在污水中100 d后,其K_f值比普通胶凝材料(NC)的高37.94%。此外,微观分析表明浸泡于污水的浆体中的Ca(OH)₂和C-S-H凝胶被腐蚀性离子部分消耗,侵蚀产物主要为石膏,其中HCRC1生成石膏比NC少。同时,与NC浆体相比,HCRC1浆体孔径更为细小,其中有害孔、少害孔向更小孔径转变,这有助于提高其抵抗腐蚀性离子侵蚀的能力。因此,所研制的高抗蚀胶凝材料具有高抗硫酸盐侵蚀性能,可用于混凝土污水管道。     

混杂纤维混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能研究

为了研究混杂纤维混凝土抗硫酸盐腐蚀性能,对聚乙烯纤维(PE)与聚丙烯粗合成纤维(HPP)混凝土进行硫酸盐干湿循环腐蚀和长期浸泡侵蚀试验,采用形貌损伤、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等宏观测试方法研究了混杂纤维混凝土耐硫酸盐腐蚀性能,并结合SEM微观结构测试技术分析了其腐蚀机理.结果表明:不同纤维掺量的混凝土在硫酸盐腐蚀作用下均出现了不同程度的损伤,其干湿循环的腐蚀作用较长期浸泡腐蚀混凝土的腐蚀损伤更为明显;长期浸泡腐蚀作用时,450 d素混凝土抗压强度可达到60 MPa,各纤维混凝土抗压强度均可达到70 MPa,但在干湿循环腐蚀作用下,聚乙烯纤维和聚丙烯粗合成纤维以0.8%+1.2%掺入时,混凝土抗压强度也可达到70 MPa;纤维对于混凝土内部结构应力的缓解,孔隙、通道等缺陷的分散以及纤维之间的捆绑桥联都显著的提高了混凝土抗硫酸盐腐蚀性.     

铁路客运专线基础工程高性能混凝土配合比设计的试验研究

采用正交试验设计方法对混凝土配合比进行了试验,研究了胶凝材料用量、组成及水胶比对基础工程用高性能混凝土强度及耐久性的影响。试验及分析结果表明:可使用大掺量外掺料(50%)配制铁路客运专线基础工程高性能混凝土,水胶比及胶凝材料总量是配合比设计的关键,在一定的比例范围内,外掺料的掺量和组成比例对混凝土56d强度及耐久性指标影响不显著。     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。     

卤水环境下离子侵蚀对HPC强度的影响研究

本文针对青海省西宁市兴建轨道交通工程中混凝土耐久性的研究,配制了不同配合比的HPC,记录并分析了其在2年腐蚀期内的抗压与抗折强度随腐蚀龄期的变化规律.结果表明:在卤水腐蚀环境下混凝土的抗折与抗压强度在0.5-1.0a、1.0-1.5a、1.5-2.0a这3个时间段内的变化与离子侵蚀密切相关,抗折强度在龄期内表现为增强,抗压强度表现为降低;标号为Ca50z的HPC试件为最佳配合比,表现了良好的抗腐蚀性;矿物掺合料的掺加能有效的提高混凝土的抗腐蚀性能;硫酸根离子侵蚀导致混凝土的损伤是其抗压强度下降的原因之一,且氯离子能够减缓硫酸盐侵蚀破坏的速度.