基于正交试验胶粒混凝土抗渗性的研究

胶粒混凝土的抗渗性能受多种因素的影响。本文通过正交试验探讨水灰比、胶粒掺量、胶粒粒径三种试验因素对胶粒混凝土抗渗性的影响规律。通过对试验数据进行分析得到影响胶粒混凝土抗渗性能的因素依次是:胶粒掺量,胶粒粒径,水灰比;相对渗透性系数随胶粒掺量的增大呈现先增大后减小的趋势,相对渗透性系数随胶粒粒径的增大而逐渐增大;通过试验表明在混凝土中加入胶粒确实能提高胶粒混凝土的抗渗性能,采用多元回归的分析方法,建立了胶粒混凝土相对渗透性系数与水胶比、胶粒掺量、胶粒粒径的经验公式。     

聚丙烯纤维对自密实再生混凝土抗渗性能的影响

利用聚丙烯纤维、水泥、砂、石子、水及减水剂,在标准成型工艺及标准养护条件下制作自密实再生混凝土.通过抗渗标号法测试自密实再生混凝土的抗渗性能,利用正交设计方法,对自密实再生混凝土抗渗性能的影响因素进行了分析.结果表明:聚丙烯纤维的掺入可以提高自密实再生混凝土的抗渗性,且对抗渗性能的影响最大;水灰比对自密实再生混凝土的抗渗性较大,且随着水灰比的增大,抗渗性能减弱.     

冻融循环作用下嵌入式BFRP筋与混凝土粘结性能研究

为探究高寒地区冻融循环作用对嵌入式FRP加固混凝土界面粘结耐久性能的影响,针对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋嵌入式加固混凝土结构,通过采用环氧树脂胶(EP)和高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)作为粘结材料的嵌入式FRP筋-从混凝土中拉拔试验,分析冻融循环作用下嵌入式FRP-混凝土相邻层之间的破坏模式和粘结退化机理,研究冻融循环次数、粘结材料、混凝土基体性能对粘结性能的影响。结果表明:不同侵蚀条件下试件破坏模式基本表现为胶基体与混凝土剪切破坏、胶基体劈裂破坏、毗邻混凝土-胶界面混凝土薄层剪切破坏、ECC基体与混凝土剪切破坏、FRP与ECC界面粘结破坏五种破坏模式,试件的极限粘结承载力随着循环次数的增加而呈不同程度的下降,50次循环内对试件粘结性能的影响较小,ECC试件相比环氧树脂胶试件,粘结承载力低,但表现出良好的延性。     

橡胶颗粒掺量、粒径影响橡胶混凝土性能的试验分析

为了分析橡胶颗粒特性对橡胶混凝土坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能等的影响,采用试验分析的方法,通过对比分析橡胶颗粒的掺量、粒径对橡胶混凝土的坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能的影响,以此作为以橡胶作为集料的混凝土工作性能的评价指标.根据试验数据:橡胶集料混凝土的抗压试验测试最适宜的加载速度为0.015 ～0.1 MPa/s;相同的橡胶粉含量,随着粒径的增加,其抗压强度呈现降低的趋势;在相同粒径条件下,抗渗性能随粒径增大而增强,抗渗性能随橡胶总体含量增多而增强;当掺加橡胶集料的混凝土试件的质量损失率低于5％、强度损失率低于20％的前提下,经过100次的冻融循环后,在一定的范围内增加橡胶颗粒的掺量,可以提高橡胶集料混凝土试件的抗冻性能,其最佳掺量为30 kg/m3.     

玄武岩纤维编织网增强混凝土高温后力学性能及损伤机理

通过制备普通及高铝水泥玄武岩纤维编织网增强混凝土(TRC)薄板,采用四点弯曲试验、XRD衍射和扫描电镜微观分析,探究玄武岩TRC在高温作用后的力学性能和损伤机理。研究结果表明:玄武岩纤维织物能有效减小TRC薄板在高温下的变形,抑制裂纹的扩张,且高铝水泥玄武岩TRC高温后的变形及质量损失均小于普通水泥TRC;玄武岩TRC的抗弯承载力随着温度的升高近似呈线性降低,降低的主要原因是高温下混凝土基体损伤、纤维编织网高温劣化及纤维与基体的黏结劣化三者的共同作用;扫描电镜分析可知,高铝酸盐水泥基TRC比普通硅酸盐水泥基TRC更致密,对高温有更强的抵抗作用。本研究可为TRC在高温环境中的设计和应用提供借鉴。     

玄武岩纤维对混凝土的性能影响

在混凝土中掺加玄武岩纤维,对养护7d、28d混凝土试件进行抗压强度试验、核磁共振试验及抗渗性试验研究玄武岩纤维混凝土的性能变化,分析其孔隙结构对抗压强度、抗渗性的影响。得出结论:玄武岩纤维的掺加使混凝土的抗压强度及抗渗性增强,孔隙率降低;纤维增强混凝土抗压强度效果随养护龄期增加而增加;养护28d纤维混凝土掺加0.2%时,纤维混凝土的抗压强度达到最大值,此时孔隙率也最小;纤维混凝土的抗压强度与孔隙率呈较好的负线性相关关系。     

水泥砂浆基体中玄武岩纤维的拔出试验研究

纤维与水泥砂浆间界面粘结性能是影响纤维混凝土宏观力学性能的重要因素.通过一系列单根玄武岩纤维拔出试验,考虑了三种不同纤维埋置深度(6 mm、9 mm、12 mm)和三种不同水灰比的水泥砂浆基体(0.40、0.49、0.65)两个因素的影响,得到了玄武岩纤维从水泥砂浆基体被拔出时的荷载位移曲线,确定了埋置深度为12 mm时界面粘结最强.最后通过宏观力学性能试验研究了12 mm长度下玄武岩纤维的掺量对混凝土宏观力学性能的影响.     

新旧水泥砂浆界面粘结性能试验研究

在荷载和环境因素作用下,混凝土结构产生不同程度的劣化。为了保证结构的安全性和耐久性,需要对损伤水泥基材料进行修复。基体的含水饱和度、界面粗糙度、修补砂浆的水灰比以及试件的养护条件都会影响修补砂浆与基体间的粘结强度。选取四种含水饱和度(0%、30%、70%、100%)的旧砂浆作为基体,浇筑水灰比为0.4和0.6的新砂浆,试件密封养护28 d,剪切试验结果表明:当新砂浆水灰比为0.6,旧砂浆含水饱和度按照70%、30%、100%、0%的顺序变化时,界面的剪切强度逐渐减小;当新砂浆水灰比为0.4,旧砂浆含水饱和度按照30%、0%、70%、100%的顺序变化时,界面的剪切强度逐渐减小。同时发现,新砂浆水灰比为0.4时的界面剪切强度普遍大于水灰比为0.6的数值。通过切槽法改变旧砂浆的界面粗糙度,然后浇筑水灰比为0.6的新砂浆,试件标准养护。剪切试验结果表明:当旧砂浆界面粗糙时,界面间的剪切强度是旧砂浆光滑时的1.26倍。选取两种含水饱和度(0%、100%)的旧砂浆作为基体,浇筑水灰比为0.4和0.6的新砂浆,分别进行标准养护和密封养护,剪切试验结果表明:在旧砂浆含水饱和度和新砂浆水灰比相同的情况下,标准养护下的界面剪切强度明显大于密封养护下的界面剪切强度。     

除冰盐环境下纤维混凝土的耐久性研究

为了研究除冰盐环境下聚丙烯纤维混凝土的耐久性能,采用于湿交替与盐冻循环方式模拟除冰盐环境,分析纤维混凝土的物理力学性能、质量损失、动弹模损失、氯离子含量分布及微观结构.结果表明,纤维混凝土在除冰盐环境下的抗折强度、质量及动弹模的损失率随纤维掺量增加而减少;纤维掺量为0.1％的试件内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;试件表面氯离子富集区随循环次数增加而向内迁移;氯离子扩散系数随干湿交替次数增加而减小,随盐冻循环次数增加而增大.     

纤维素-玄武岩混杂纤维喷射混凝土力学性能及能量演化

为研究纤维素纤维和玄武岩纤维掺量对喷射混凝土力学性能的影响,对不同纤维掺量下的喷射混凝土开展工作性能和力学性能试验,根据能量演化曲线对比分析喷射混凝土不同阶段的能量变化,并结合宏观试验和SEM分析纤维对喷射混凝土的增韧阻裂机理。结果表明：掺入纤维素纤维和玄武岩纤维会导致喷射混凝土坍落度降低,喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随两种纤维掺量增加呈先升高后降低的趋势;在荷载作用下,喷射混凝土能量演化曲线大致经历四个阶段,分别为初始损伤阶段、线弹性阶段、突变损伤阶段和破坏阶段,掺入适量纤维素纤维和玄武岩纤维增强了喷射混凝土的阻裂耗能能力;掺入纤维素纤维后,喷射混凝土界面过渡区水化产物颗粒分布更加均匀,界面结构更加平整致密;纤维与基体间的摩擦为裂缝拓展提供了所需要消耗的能量,增强了喷射混凝土的延性与抗裂性。     

透水混凝土冻融剥蚀成因分析

为探究透水混凝土冻融剥蚀是否来自水泥浆体劣化,选取2.5~10.0 mm粒径骨料,制备了水灰比为0.31的透水混凝土及同水灰比的水泥石,测量二者冻融循环下质量、强度及透水混凝土相对动弹性模量变化。采用压汞法(MIP)测量水泥石冻融循环下孔结构特征参数及孔径分布变化,并通过扫描电镜(SEM)观察透水混凝土骨料水泥界面形貌演变。结果表明,在水冻与盐冻环境下透水混凝土宏观性能指标均有不同程度下降,骨料水泥界面产生裂缝并随冻融次数增加不断扩展,而水泥石强度、质量及微观孔隙结构均无明显变化。这表明透水混凝土冻融劣化与骨料水泥界面劣化相关。     

动态疲劳荷载下玄武岩纤维混凝土抗渗性衰减及机理研究

为了探究动态疲劳荷载作用下玄武岩纤维混凝土抗渗性衰减规律及机理,基于抗渗性优选了玄武岩纤维最佳参数;利用自主研发的加载装置设计了疲劳试验,分析疲劳荷载下电通量的变化规律;研究了荷载作用下微观结构的演化以揭示玄武岩纤维混凝土抗渗性衰减机理。结果表明:混凝土抗渗性随玄武岩纤维长度和掺量增加呈现先增强后减弱的变化规律,基于抗渗性推荐玄武岩纤维的最佳长度为12 mm,掺量为0.08%(质量分数);随疲劳作用次数和应力比增加,玄武岩纤维混凝土电通量增加幅度低于基准混凝土,其更适合在重载、重交通地区应用;玄武岩纤维细化了混凝土孔结构,无害孔比例增加18.51%,疲劳荷载下混凝土孔径呈扩张趋势,孔分布呈粗化状态;疲劳加载前期混凝土微裂缝主要沿长度方向延伸,而加载后期以宽度扩展为主;玄武岩纤维延缓了混凝土孔结构劣化和微裂缝扩展,从而降低了抗渗性衰减幅度。     

预湿水泥浆颗粒内养护材料对混凝土早期自收缩及抗压强度的影响

制备不同粒径和水灰比的水泥浆颗粒作为低水灰比混凝土内养护材料.以最佳内养护水灰比原则,设计了使用三种水灰比分别为0.6、0.7和0.8的同粒径水泥浆颗粒等体积取代砂子的混凝土.研究了不同水灰比水泥浆颗粒对混凝土早期自收缩、抗压强度和内部微结构的影响.结果表明:颗粒吸水率与其水灰比正相关、与其粒径负相关;预湿水泥浆颗粒可显著降低混凝土早期的自收缩,颗粒水灰比越大,自收缩降低效果越明显;但是掺入水泥浆颗粒也会降低混凝土的抗压强度,颗粒水灰比越高抗压强度降低越多,应用中应优化选择预湿颗粒的水灰比;水泥浆颗粒作为高性能混凝土内养护材料,可改善微观界面的孔隙结构,提高界面的密实性,减少混凝土早期的收缩和开裂.     

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.     

持压荷载下剑麻纤维-ECC的毛细吸水性能

为解决地下结构侧墙等混凝土构件开裂渗漏问题,选取了绿色经济型剑麻纤维-工程水泥基复合材料(ECC)取代混凝土提高构件的抗渗性能。根据正交试验进行方案设计得到剑麻纤维-ECC的最优配合比;改进了实时吸水试验装置,实现了持压荷载与水分传输的同步耦合过程;对剑麻纤维-ECC开展了持压荷载下的毛细吸水性能试验,分析了压应力水平(10%~40%)对剑麻纤维-ECC试件的破坏形态、累计吸水量及毛细吸水率的影响规律,并与普通混凝土试件进行对比。结果表明:在10%~40%压应力水平下,随着压应力水平的提高,剑麻纤维-ECC的毛细累计吸水量和平均吸水率均先减小后增大,发生变化的压应力水平阈值为20%;在10%~30%压应力水平下,剑麻纤维-ECC的毛细累计吸水量及吸水率要明显小于同条件时的普通混凝土,剑麻纤维-ECC能够更好地阻碍水分传输,表明对压应力水平为10%~30%的结构而言,剑麻纤维-ECC可明显改善抗渗效果。研究成果可为剑麻纤维-ECC在地下结构侧墙抗渗中的应用提供理论支持。     

Capillary transport of water through textile-reinforced concrete applied in repairing and/or strengthening cracked RC structures

The use of textile-reinforced concrete (TRC) has great potential for innovative solutions in repairing, protecting, and strengthening concrete and RC structures. The article at hand reports on an investigation on composite concrete specimens made of cracked ordinary concrete as substrate and textile-reinforced concrete (TRC) as a cover layer for its strengthening and repair. The TRC cover layer was assessed with regard to its effectiveness as a protective layer against the ingress of water through capillary action. Since in real applications such TRC layers may be cracked or presumed to be so, thereby activating the load-carrying function of the textile reinforcement, the TRC layer was cracked for purposes of this study. The water transport in the cracked ordinary concrete specimens without the TRC layer was used as a reference. Gravimetric measurements and neutron radiography served as the testing techniques. In ordinary concrete quick and deep ingress of water through relatively wide macro-cracks of approximately 100 μm width, followed by transport through the capillary pore system, caused saturation of large areas in a rather short time. TRC applied to the RC surface reduced the ingress of water to a large extent. Its small crack widths of 15 to 20 μm changed suction behaviour fundamentally. In the cracked substrate of ordinary concrete, capillary suction was prevented, and transport through the pore system of the matrix became the prevailing transport mechanism of capillary action. Not only was the mechanism altered, but the transport of water deep into inner regions was markedly retarded as well.     

高性能再生集料混凝土的耐久性研究

研究了高性能再生混凝土的抗渗透性、抗裂性以及抗冻性等耐久性.结果显示,采用粉煤灰、磨细矿渣粉配制的高性能再生混凝土具备良好的抗渗透性、抗裂性和抗冻性,降低水胶比可适当提高再生混凝土的抗渗透性、抗冻性,但对抗裂性不利,再生集料降低了混凝土的抗裂性,对抗渗透性、抗冻性的劣化影响不显著.     

高炉镍铁渣和钢纤维改性混凝土的耐热性和热损伤规律

利用高炉镍铁渣和钢纤维对混凝土进行了改性,并通过强度试验及波速测试对改性混凝土在热循环后的力学特性和热损伤规律进行了研究。强度试验表明:热循环对改性混凝土的强度退化具有积累效果;适量的高炉镍铁渣和钢纤维可以提高混凝土的耐热性,但过多的钢纤维会降低混凝土的耐热性;其中钢纤维的最佳掺量为0.5%~1.0％(体积分数)。波速测试表明,随着热循环次数的增加混凝土中的超声波速不断降低,类似于强度变化规律。根据波速测试和强度试验结果建立了波速与强度之间的关系,并建立了一般化的损伤因子表达式。对比不同参数的损伤因子表明各个参数对热循环的敏感性为:波速>抗拉强度>抗压强度;对热循环损伤的改善效果为:钢纤维>高炉镍铁渣;低水灰比>高水灰比。     

表面涂层对混凝土吸水性能的影响

采用四种表面涂层,以吸水率为评价指标,研究混凝土试件涂刷表面涂层后吸水性能的变化规律。试验结果表明,表面涂层在不同程度上降低了混凝土试件吸水率,其中聚氨酯涂层效果最佳,乳胶涂层效果最差,氟碳涂层、桥梁涂层效果介于聚氨酯涂层与乳胶涂层之间。混凝土试件的吸水率随着涂层涂刷遍数的增加逐渐降低,而降低幅度在减小,根据混凝土结构所处环境,从经济性角度选择适当的涂刷遍数。空白件及涂刷涂层的混凝土试件吸水率均随着水灰比的增大而提高。