基于电化学阻抗谱的矿物掺合料混凝土水泥水化过程研究

采用电化学阻抗谱方法对掺入粉煤灰或矿渣的混凝土水泥水化过程进行了研究,从不同龄期混凝土电化学阻抗谱的特征出发,分析了矿物掺合料对混凝土中水泥水化过程的电化学阻抗参数的影响,讨论了混凝土结构的变化与发展.研究表明:不同粉煤灰或矿渣掺量的混凝土电化学阻抗谱具有相同的变化趋势.在水化早期,随着矿物掺合料掺量的增大,阻抗参数sR、ctR和?减小,混凝土的总孔隙率增大,结构变疏松;水化后期,由于矿物掺合料的二次水化作用,阻抗参数sR、ctR和?逐渐增大,混凝土的总孔隙率减小,结构变密实,且随矿物掺合料掺量的增加混凝土细观结构的密实度越高.     

偏高岭土对混凝土抗碳化性能的影响

为了提高混凝土的抗碳化性能,在混凝土中掺入偏高岭土并进行碳化实验.实验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,混凝土的抗碳化能力也相应的提高了,且当矿物掺合料总掺量为35%,其中偏高岭土掺量为15%时,混凝土抗碳化能力最大的提高率达到38.02%.实验结果可为提高混凝土抗碳化性能提供一种新的思路.     

再生混凝土抗碳化性能试验研究及理论分析

通过快速碳化试验,以再生骨料掺量、水灰比、水泥用量、原始混凝土强度和矿物掺合料为影响因素,对再生混凝土的碳化性能进行研究。试验结果表明：再生混凝土的碳化深度随水灰比、再生骨料掺量的增加而减小,随原始混凝土强度的增大和水泥用量的增加而增大,适量添加矿物掺和料能降低再生混凝土的碳化深度,提升其抗碳化性能。在已有的普通混凝土碳化模型研究基础上,结合本试验和中国其他学者的试验数据,建立了再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合较好。     

减少高强混凝土中未水化水泥的方法研究

双掺、三掺方式可以保证混凝土在大掺量矿物掺合料条件下仍具有良好的工作性、较高的强度 ,同时还可以显著提高硬化混凝土密实性 ,有效改善水泥石 集料界面区结构 ,从而减少了硬化混凝土中未水化水泥数量 ,抑制了外界水分的渗入 ,最终消除了未水化水泥日后的水化对混凝土的危害     

减少高强混凝土中未水化水泥的方法研究

双掺、三掺方式可以保证混凝土在大掺量矿物掺合料条件下仍具有良好的工作性、较高的强度,同时还可以显著提高硬化混凝土密实性,有效改善水泥石-集料界面区结构,从而减少了硬化混凝土中未水化水泥数量,抑制了外界水分的渗入,最终消除了未水化水泥日后的水化对混凝土的危害.     

掺合料、早强剂对冻融混凝土Cl^-扩散系数的影响

目的研究粉煤灰、矿粉、掺硫酸钠粉煤灰、掺硫酸钠矿粉混凝土冻融循环后Cl^-扩散系数,解决混凝土冻融循环后的内部结构损伤问题．方法采用慢冻法冻融、NEL法测试冻融循环后混凝土Cl^-扩散系数．结果掺入粉煤灰的质量分数低于30％时,掺入矿粉的质量分数低于40％时,经100次冻融循环后混凝土Cl^-扩散系数均低于基准混凝土．经冻融循环后,掺硫酸钠矿物掺合料的混凝土在一定的矿物掺合料掺量范围内,混凝土Cl^-扩散系数低于基准混凝土．经冻融循环后,掺硫酸钠矿物掺合料的混凝土Cl^-扩散系数高于未掺硫酸钠的矿物掺合料混凝土．结论掺粉煤灰混凝土、掺矿粉混凝土的抗冻性好坏取决于矿物掺合料掺量范围．掺硫酸钠粉煤灰混凝土、掺硫酸钠矿粉混凝土,在一定矿物掺合料的掺量范围内,混凝土抗冻性好于基准混凝土．但是硫酸钠的加入使得混凝土抗冻性比未掺硫酸钠混凝土抗冻性差．     

氯盐与弯曲荷载对碳化混凝土的抗冻性的影响

在未加载与加载条件下,采用快冻法研究了快速碳化28 d后的普通混凝土(Ordinary Portland Cement Con-crete,OPC)、大掺量矿物掺合料混凝土(Concrete with High Content Mineral Admixture,HCMC)以及同时掺加混杂纤维、膨胀剂、引气剂和大量矿物掺合料的绿色高耐久性混凝土(Green High Durable Concrete,GHDC)在水和10%NaCl溶液中的抗冻性。结果表明,碳化作用降低了OPC和HCMC在NaCl溶液中的抗冻性,但能够改善GHDC在NaCl溶液中的抗冻性。在NaCl溶液的化学腐蚀及其与弯曲荷载的耦合作用下,碳化OPC与碳化HCMC很快发生冻融破坏,其破坏特征并非表面剥落,而是内部微裂纹的扩展。GHDC即使发生了严重的碳化作用,在NaCl溶液、弯曲荷载与冻融循环及其耦合作用下仍然具有非常高的耐久性能。     

生态纤维混凝土的收缩性能试验研究

高性能混凝土低水胶比和掺加矿物掺合料的特点使得混凝土收缩加剧并且引起早期裂缝问题.采用粉煤灰和硅灰作为纤维混凝土的掺合料,通过混凝土配合比的正交试验,利用极差和方差分析,研究了水胶比、砂率、硅灰掺量、生态纤维掺量和粉煤灰掺量对混凝土7,28 d抗压强度的影响.分析了粉煤灰采用超量取代的方法对混凝土的影响.在保证混凝土抗压强度的基础上,优选混凝土配合比,进行混凝土干燥收缩试验.试验结果表明,生态纤维对混凝土强度影响不明显,与矿物掺合料复掺可显著抑制混凝土的干燥收缩.     

膨胀剂在大体积混凝土环境下的膨胀效能研究

大体积混凝土极易产生收缩裂缝,因此常使用膨胀剂补偿收缩;矿物掺合料在大体积混凝土中使用,能降低水化热和温升,对避免温度裂缝的产生起到重要作用.但是,矿物掺合料的加入可能会影响膨胀剂的膨胀效能.研究了在模拟大体积混凝土温度下,粉煤灰掺量、补加石膏对限制膨胀率和强度的影响规律,并采用X-射线衍射(XRD)、热分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM)进行了进一步分析.结果表明:在模拟大体积混凝土温度养护条件下,随着粉煤灰掺量的增加,限制膨胀率和强度降低;补加石膏可促进钙矾石(AFt)的生成,从而提高大掺量粉煤灰试件的限制膨胀率和强度.     

大掺量矿粉活性粉末混凝土性能与微结构研究

对大掺量矿物细粉活性粉末混凝土收缩、钢纤维锈蚀、抗碳化性能、抗氯离子渗透等性能进行了试验研究,并通过孔结构和扫描电镜实验对其微结构进行分析.结果表明,大掺量矿物细粉活性粉末混凝土的早期收缩小、抗钢纤维锈蚀、抗碳化、抗氯离子渗透等性能好.孔结构试验表明,大掺量矿物细粉活性粉末混凝土的孔隙率均在5%左右,孔分布情况很均匀,主要以微小的小孔为主;水泥用量为300 kg/m3的大掺量矿物细粉活性粉末混凝土硬化体水化产物主要由不规则等粒子状的Ⅲ型C-S-H凝胶紧密堆积在一起,凝胶精细、致密,且与骨料融为一体.     

基于检测数据更新的混凝土碳化深度预测

混凝土碳化深度预测模型及模型参数的选择均存在不可忽略的主观不确定性和随机性,应用于实际工程时存在显著的误差,而实际检测数据往往样本数量少、缺乏足够的完备性而不能用于实际工程中混凝土碳化深度的预测。以几个碳化深度预测模型计算结果的加权平均值来预测混凝土碳化深度,用贝叶斯方法结合检测信息和先验预测模型,更新预测模型权重的概率分布和相应模型分布参数的概率分布,采用更新后的模型权重和参数后验分布,可以更加准确地对结构的碳化规律进行评估和预测。以一个10 a期自然碳化试验结果为例,验证了本方法的有效性。     

混凝土结构的碳化模式与碳化寿命分析

利用我们近几年对旧建筑物检测积累的资料和国内外的有关资料，建立了根据混凝土立方体抗压强度预测碳化深度的数学模型和碳化深度标准差的经时变化模型，分析了混凝土构件的碳化控制可靠度，并给出了估计混凝土构件碳化寿命的方法。     

混凝土碳化的概率模型及碳化可靠性分析

利用我们近几年在旧建筑物检测中积累的资料，对混凝土碳化深度的概率分布进行了统计检验分析，提出了混凝土碳化的概率模型，在此基础上，分析了混凝土碳化的模糊可靠性。     

应力状态下混凝土碳化深度的神经网络预测

为计算应力状态下预应力混凝土在一定条件下的碳化深度,将混凝土应力水平取为影响碳化速度的参数.在已有试验结果的基础上,分别建立了预应力混凝土碳化深度实用计算模型,以及BP网络、径向基函数(RBF)网络和广义回归(GRNN)网络的三个神经网络预测模型,并通过实例将碳化深度试验值、实用公式计算值及神经网络预测值进行了比较分析.结果表明:考虑混凝土应力水平对碳化深度的影响是合理的,试验回归得到的实用碳化模型计算误差在9%以内;同时,所建立的BP、RBF以及GRNN网络模型均具有较高的计算精度以及良好的泛化能力,仿真和预测误差基本上在5%和4%以内,均低于实用计算模型的误差值.由此可见,所建神经网络模型的仿真及预测结果是理想的,可同时考虑各种影响因素组合、行之有效的混凝土碳化深度预测方法.     

再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型及验证

再生粗骨料混凝土的碳化是一个复杂的物理扩散和化学反应过程,其分析和预测较为困难。鉴于此,基于再生粗骨料混凝土的碳化机理,结合再生粗骨料混凝土中CO₂的扩散定律和可碳化物质的质量守恒定律,综合考虑再生粗骨料混凝土中CO₂的有效扩散系数、碳化反应速率系数、可碳化物质的量、再生粗骨料的表面附着砂浆等重要参数的影响,建立了再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型,并通过试验数据验证了模型的有效性和适用性。     

蒸压硅酸盐混凝土的碳化

混凝土在空气中被碳化，是一种难以避免的自然现象，碳化使体积和强度发生变化，碱度下降，从而可能导致混凝土内部结构缺陷的增加和耐久性的严重下降。     

隧道衬砌碳化可靠度分析和维修方案比选

基于混凝土碳化随机模型和钢筋锈蚀模型,利用蒙特卡洛随机有限元的方法计算了既有隧道衬砌可靠度和基准期内的失效概率;结合维修需求预测模型,通过维修成本效益的评估,对隧道衬砌维修方案进行了比选;通过一连拱隧道应用,计算其衬砌碳化可靠度,提出了经济合理的维修方案,验证该方法的可行性。     

混凝土中气体扩散系数的计算模型

混凝土中的气体扩散系数是研究混凝土碳化与钢筋锈蚀的重要参数.从气体扩散机理出发,深入分析了气体在混凝土中扩散的影响因素.在评述已有扩散系数计算公式基础上,提出了以混凝土抗压强度为主要参数,并考虑环境温湿度、混凝土的应力状态与水平等综合影响的气体有效扩散系数计算模型,利用已有的试验结果确定了模型参数,为科学预测混凝土碳化速度与钢筋锈蚀速率奠定了基础.     

一般大气环境下钢筋开始锈蚀时间的计算方法

在评估混凝土结构耐久性时,其关键是确定钢筋开始锈蚀条件.一般大气环境下混凝土中钢筋开始锈蚀的条件是混凝土碳化及钢筋脱钝.碳化残量是描述钢筋开始锈蚀的重要参数,其大小取决于部分碳化区长度、碳化速度及脱钝速度.以实际工程检测数据为主要依据,考虑不同环境条件,以碳化系数、保护层厚度和局部环境系数为主要参数,利用回归分析方法建立了碳化残量的计算公式,并由此计算钢筋开始锈蚀的时间.通过实际工程数据验证,表明本文给出的钢筋开始锈蚀时间计算方法,在工程应用上是可行的,从而为合理评定混凝土结构耐久性提供依据.