硫酸盐干湿循环下纤维混凝土的耐久性及寿命

针对西部寒旱盐碱地区环境下的混凝土侵蚀破坏机理,设计制作了0、10%、20%、30%粉煤灰掺量的纤维混凝土试件（纤维掺量同为0.9%）,进行两组硫酸盐干湿循环试验（组一：0粉煤灰掺量在2%、5%、10%硫酸钠溶液干湿循环;组二：0、10%、20%、30%粉煤灰掺量在5%硫酸钠溶液干湿循环）。分析研究了试件的质量、抗压强度和劈拉强度的变化规律,采用GM(1, 1)模型模拟了抗压强度耐蚀系数变化规律,预测不同条件下混凝土服役寿命。结果表明,10%硫酸钠溶液的侵蚀速度快于2%和5%浓度硫酸钠溶液;10%的粉煤灰掺入可以减缓纤维混凝土抗压强度下降速度,增强其耐久性;GM(1, 1)模型预测结果表明10%粉煤灰掺量混凝土寿命优于其他三组,与试验结果相符。     

火成岩纤维水泥砂浆劈裂抗拉与粘结强度增强性能的试验研究

通过水泥砂浆的抗压强度、劈裂抗拉强度与粘结强度试验,对火成岩纤维及碳纤维的水泥砂浆的增强性能进行了研究。结果表明,掺加火成岩纤维可提高水泥砂浆的抗压强度和劈裂抗拉强度,纤维的体积掺量为0.1%~0.3%时增强效果最好,且体积掺量对水泥砂浆抗压强度和劈裂抗拉强度的影响大于纤维长度的影响;在掺加量不超过0.9%的情况下,水泥砂浆的粘结强度随着短切火成岩纤维的体积掺量的增加而增加,但碳纤维水泥砂浆粘结强度的增强效果优于火成岩纤维。     

火成岩纤维增强水工混凝土的抗磨蚀性能

通过规范的抗冲磨试验、自主设计的直流式水洞抗冲试验和自然强潮河口环境的冲刷试验,对火成岩纤维及碳纤维水工混凝土的抗磨蚀性能进行了研究。结果表明,无论是火成岩纤维还是碳纤维,影响水工混凝土抗磨和抗冲性能的主要因素是纤维的体积掺量,而纤维长度对抗冲耐磨性能的影响不显著;当纤维掺量不超过0.9%的情况下,混凝土的抗磨强度随着短切纤维体积掺量的增加而增加;在相同水灰比和纤维体积掺量下,火成岩纤维对提高混凝土抗磨强度的效果优于碳纤维的,而且水灰比较小的混凝土,纤维的抗磨增强效果更加明显;短切火成岩纤维和短切碳纤维均能提高混凝土的抗冲刷性能,为增强纤维混凝土的抗冲性能,应适当延长养护时间。     

内掺微生物水工混凝土的早期强度和微观特征

混凝土裂缝的微生物自修复是近年来国内外研究的热点之一。为研究内掺矿化微生物对水工混凝土早期抗压强度和微观孔隙特征的影响,以科氏芽孢杆菌为矿化微生物,乳酸钙为营养物质,进行不同内掺微生物浓度的水工混凝土抗压试验,分析内掺微生物浓度对水工混凝土抗压强度的影响规律,通过氮吸附和扫描电镜分析测试,从微观角度研究内掺微生物对水工混凝土微孔结构及微观形貌的影响。试验结果表明：内掺微生物对水工混凝土抗压强度有明显改善,随着内掺微生物浓度的增大,混凝土抗压强度增幅呈先大后小的趋势,当微生物浓度为9.8×107 cells/cm3时,混凝土的抗压强度增幅最大,28 d抗压强度增加13.1%;微观测试发现,内掺微生物能有效提高水工混凝土胶凝材料浆体的均匀致密程度,改善了混凝土的内部结构,进而使内掺矿化微生物的水工混凝土抗压强度显著提高。     

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

采用正交试验法研究了水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量、硅灰掺量4个因素对高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,结果表明:水胶比和硅灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响显著,影响大小依次:为水胶比硅灰掺量矿粉掺量粉煤灰掺量;综合考虑抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能时,影响因素依次为:水胶比硅灰掺量粉煤灰掺量矿粉掺量。根据方差分析与极差分析得出抗硫酸盐侵蚀混凝土的最佳配合比,用总功效系数法得出兼顾抗压强度与抗硫酸盐性能的高性能混凝土。     

外掺氧化镁混凝土安定性模拟试验方法的研究

为了满足水工大坝对外掺MgO混凝土自生体积膨胀变形的需要和促进外掺MgO混凝土的推广应用,本文采用模拟混凝土（砂浆）的压蒸试验方法和传统压蒸试验方法对混凝土中MgO的安定掺量进行了对比试验研究。结果表明,采用模拟方法获得的外掺MgO介质的变形行为与使用传统方法所得结果的规律性一致,即净浆、砂浆和一、二级配混凝土的压蒸膨胀率依次递减,MgO安定掺量依次递增,但压蒸膨胀率明显低于传统方法的测值,MgO安定掺量高于传统方法的测值。这为合理提高混凝土中MgO的安定掺量提供了一种可供选择的新途径。     

膨润土类型对塑性混凝土性能的影响

通过塑性混凝土抗压、劈拉、抗折、渗透、抗渗性和弹性模量试验,对比分析了钙基膨润土和钠基膨润土对塑性混凝土强度、渗透性、相对抗渗性和弹性模量的影响.结果表明,基于同一组配合比,在掺加一定量牯土的情况下,分别掺加等量的钙基膨润土和钠基膨润土,掺钠基膨润土的塑性混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量分别是掺钙基膨润土的塑性混凝土相应强度的两倍以上,渗透系数大和相对渗透系数也有较大提高.膨润土的粒度、胶质价、膨胀倍和吸蓝量等是影响塑性混凝土性能的主要因素.     

盐冻耦合作用下水工混凝土耐久性及寿命预测

为研究西北地区冻融盐侵环境下水工混凝土的耐久性,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土试件,以不同浓度的硫酸钠溶液作为介质开展了冻融循环试验,阐明了不同循环次数下试件的外观、质量、抗压强度和动弹模量的变化规律,基于XGBoost模型建立了混凝土寿命预测模型并对其进行了评价和验证。研究结果表明,随着冻融循环次数增加,混凝土质量、抗压强度和动弹模量逐渐减小;冻融循环次数和硫酸钠溶液浓度是影响混凝土寿命的关键因素,8%硫酸钠溶液破坏度最高,此溶液浓度下冻融150次后混凝土质损率达4.55%;粉煤灰的掺入量对混凝土耐久性有一定影响;最优粉煤灰掺量为10%,此掺量下冻融150次后混凝土质损率为3.99%;XGBoost模型在混凝土寿命预测方面具有较高的精确性和可靠性。本研究可为混凝土结构的耐久性设计和寿命预测提供参考。     

自密实混凝土强度尺寸效应的试验与数值仿真

自密实混凝土(SCC)是通过掺加高效减水剂而得到的流动性极佳的混凝土,具有很高的流动性,不离析、不泌水,无须振捣便可达到自密实的效果.本文对边长为70.7mm的立方体小试件在不同边界条件下进行单轴压缩试验,用以研究端部效应对SCC强度及破坏形态的影响.为了避免端部效应对尺寸效应的影响,本文考虑减摩措施,对边长为70.7mm、100mm、150mm、200mm、300mm立方体SCC试件进行单轴压缩试验,试验结果表明,随着试件尺寸的增加,混凝土的单轴抗压强度不断减低,即呈现出明显的尺寸效应现象,符合Weibull强度统计理论.此外,基于混凝土细观概率模型进行相应的数值仿真,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证了该模型能较好地模拟混凝土尺寸效应现象.     

城市污水对掺再生橡胶和乳化沥青混凝土的影响

针对城市污水对路面混凝土的侵蚀问题，试验研究了模拟城市污水溶液浸泡条件下掺再生橡胶和乳化沥青混凝土的抗压强度、气体渗透性及试件质量随时间的变化规律，结合扫描电镜探讨了城市环境污水对混凝土耐久性的影响及微观机理。结果表明：模拟城市污水的长期浸泡对混凝土强度有一定的劣化作用，并增加了试件质量损失与气体渗透性系数；复掺再生橡胶和乳化沥青可提高同掺量下单掺韧性组分混凝土的耐久性能，而聚乙烯纤维与再生橡胶颗粒、乳化沥青三掺进一步提升了混凝土的耐久性；模拟污水溶液中乳化沥青和氢氧化钙晶体的溶出是导致混凝土强度降低、质量损失的主要原因。本研究可为高韧性和高耐久性的城市道路混凝土研发提供支持，协同提升城市道路品质。     

不同温度条件下水工沥青混凝土动态抗压特性研究

为研究水工沥青混凝土动态力学性能，对水工沥青混凝土在不同温度条件下进行了动态抗压试验。试验结果表明：水工沥青混凝土的破坏模式具有显著的应变率效应，应变速率为10-5/s和10-4/s时，破坏模式主要为黏结破坏；应变速率为10-3/s和10-2/s时，破坏模式主要为黏结破坏和骨料开裂。温度对试件应力应变特性有显著影响，当应变速率不小于10-4/s时，-5℃和0℃时试件呈现应变软化现象；5℃时应变软化逐渐向应变硬化转变。当温度恒定时，水工沥青混凝土的吸能能力、弹性模量、抗压强度随应变速率增加而增加。对弹性模量和抗压强度的动态增强因子进行分析，给出了水工沥青混凝土在不同温度条件下弹性模量动态增强因子随应变速率变化的经验公式，非线性单轴动态强度S准则较好地反映了水工沥青混凝土在地震响应速率下动态抗压强度的增长特性。     

棉纤维加筋土无侧限抗压强度试验研究

为研究棉纤维加筋土的强度和变形特性,对加筋量为0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%和3.0%,加筋长度为1.25 cm,2.50 cm,3.75 cm和5.00 cm,加筋方式为纤维随机分布、成层十字交叉分布和成层单向分布的加筋土开展无侧限抗压强度试验。试验结果表明：纤维加筋土的无侧限抗压强度随加筋量的增加和加筋长度的增加呈先增大后减小的趋势,并由此确定最优加筋量和最优加筋长度为1.0%和2.50 cm;在最优加筋条件下,纤维随机分布加筋土的平均强度较素土增加了24.8%,成层十字交叉分布加筋土的平均强度与素土基本相同,成层单向分布加筋土的平均强度较素土降低了15.1%;加筋土的应力应变特性表现为应变硬化型;加筋土的平均变形模量随加筋量的增加和加筋长度的增加先增大后减小,变化范围是0.56 ~ 1.26 MPa。通过合理方式控制纤维在土体中的分布,使其和土中拉应力方向一致时可以更加有效地控制土体的径向变形,提高土体的无侧限抗压强度。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

单掺黏土的塑性混凝土配合比试验研究

针对设计方提供的塑性混凝土的性能要求,采用工程类比法,设计了22组配合比进行塑性混凝土力学性能试验,以立方体抗压强度、弹性模量、三轴抗压强度和渗透系数为评价指标,着重研究了单掺黏土条件下塑性混凝土配合比的设计及原材料、龄期对塑性混凝土性能的影响,结果表明单掺黏土的配合比方案能够满足工程要求。当黏土含量在一定范围内（小于80 kg/m3）时,塑性混凝土强度随着黏土含量增加而减小,弹性模量随着黏土含量增加而增大。当黏土含量高于80 kg/m3后,黏土含量继续增加,塑性混凝土强度变化不明显,弹性模量在一定范围内波动;塑性混凝土强度和弹性模量与水泥含量呈明显正相关关系,与膨润土含量呈负相关关系;在三轴围压条件下,两组优选配合比90 d龄期相对28 d龄期抗压强度平均增长19%;90 d龄期渗透系数相对28 d龄期渗透系数有所减小。     

骨料性能对再生混凝土拉伸本构关系的影响

骨料、界面与砂浆性能是影响混凝土拉伸本构关系的主要因素,再生粗骨料表面粘附着一层老砂浆使其性能有别于天然骨料。基于随机骨料模型建立再生粗骨料混凝土五相细观数值模型,文章在验证模型可靠性的基础上研究分析再生骨料粘附砂浆的力学性能及其厚度对再生混凝土拉伸本构关系的影响规律及其作用机理,建立再生骨料混凝土拉伸本构关系。结果表明,单轴拉伸荷载作用下再生混凝土的损伤始于界面过渡区;当老砂浆厚度较小或老砂浆强度大于新砂浆强度时,再生粗骨料粘附老砂浆对再生混凝土的拉伸性能影响较小;再生混凝土的拉伸峰值应力、弹性模量和峰值变形模量随老砂浆强度增大和厚度的减小而增大,拉伸峰值应变随老砂浆强度和厚度的增大而增大。     

白鹤滩大坝混凝土干燥养护强度与微观结构北大核心CSCD

白鹤滩大坝的建设使用了低热水泥混凝土,为了解它在干燥养护下的特性,本研究探讨了低热水泥混凝土干燥养护下的抗压强度与劈裂抗拉强度发展规律,并通过扫描电镜和压汞法分析微观形貌与孔结构。结果表明:相比标准养护,在干燥养护下低热水泥混凝土28 d抗压强度损失33.3%,劈裂抗拉强度损失31.6%,且水化产物较少、混凝土孔隙率和孔体积会明显增大、孔隙总面积减小,孔径分布以100~1000 nm的大孔为主。本研究表明干燥养护不利于低热水泥混凝土微观结构与强度发展,可为大坝混凝土的养护与强度提供依据。     

Mechanical Properties of Modified Concrete Based on Nano-Silicon Dioxide

Abstract

In order to solve the problem of insufficient durability and long-term performance of concrete, the compressive and splitting properties of nano-silicon dioxide modified concrete are analyzed in this study, which provides strong evidence for the synergistic interaction between nano-silicon dioxide modified concrete, fly ash and mineral powder and the improvement of durability. Firstly, ordinary concrete and high-performance concrete are modified and mixed. Then, they are separately mixed with nano-silicon dioxide. Nano-silicon dioxide is mixed with fly ash, and nano-silicon dioxide is mixed with mineral dust. Compressive strength and splitting tensile strength of modified concrete are tested and compared, and mechanical properties of modified concrete are analyzed. The results show that the synergistic effect of nano-silicon dioxide, fly ash and mineral powder on the strength of concrete is remarkable. The maximum increment of compressive strength of modified ordinary concrete is 10Mpa, and that of synergistic modified high-strength concrete is 20?MPa. In addition, a small amount of nano-silicon dioxide can improve the splitting tensile strength of ordinary concrete, but it has no obvious effect on the splitting tensile strength of high-strength concrete. Therefore, the problem of insufficient durability and long-term performance of concrete can be solved to some extent by adding nano-silicon dioxide in concrete according to reasonable proportion.