纳米碳纤维增强混凝土抗冻性能试验

对六种不同纳米碳纤维掺量的72个纳米碳纤维/混凝土试件进行了慢冻融循环试验,通过测量纳米碳纤维/混凝土经不同冻融循环次数作用后的抗剥落能力、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度损失率,研究了纳米碳纤维掺量对纳米碳纤维/混凝土抗冻性能的影响。另外进行了纳米碳纤维/混凝土的FE-SEM试验和压汞试验,分析了纳米碳纤维对纳米碳纤维/混凝土抗冻性能的微观改性机制。结果表明:纳米碳纤维通过改善混凝土的微观形貌,细化其孔隙结构,提高其整体性和密实度,显著改善了混凝土的抗冻性能;纳米碳纤维掺量为3vol%时,纳米碳纤维/混凝土的抗冻性能最佳。同普通混凝土相比,300次冻融循环后,纳米碳纤维/混凝土的相对动弹性模量提高了33.2%,抗剥落能力显著增强;相同冻融次数下,随着纳米碳纤维掺量的增加,纳米碳纤维/混凝土相对动弹性模量和抗压强度损失率均先增大后减小,质量损失率先减小后增大。但纳米碳纤维掺量最大为5vol%时,纳米碳纤维/混凝土的抗冻性能仍优于普通混凝土;冻融循环次数越多,纳米碳纤维对混凝土抗冻性能的改善作用越显著。      

新型水泥基渗透结晶型防水剂的制备及性能

通过初步试验确定原材料并优化配比后,自制了水泥基渗透结晶型防水剂IOC.将IOC防水剂和市场流通的防水剂LLH进行抗压强度实验、吸水率试验、碳化深度实验、抗氯离子渗透实验、抗化学侵蚀实验、自愈合性能试验等实验性能对比.结果表明:当IOC防水剂掺量为2％时,抗压强度比LLH防水剂实验组的提升了8.7％;平均电通量值降低了7.3％;其他性能除吸水率以外,均有不同程度的改善.自主研发的防水剂IOC具有良好的力学性能和防水性能,其实验数据明显优于市场流通的防水剂LLH.同时对自制的IOC防水剂进行性能验证和机理分析,对学界现有的防水机理进行归纳总结,并进行补充.     

纳米SiO2-橡胶粉再生混凝土力学性能试验研究及数值模拟

以质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代河砂)对再生混凝土28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并通过MAT-LAB软件建立了二维随机骨料投放程序,采用ABAQUS软件对再生混凝土单轴受压力学性能进行了数值模拟分析.结果表明:单掺橡胶粉时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度呈先增大后减小的趋势;当橡胶粉掺量恒定时,再生混凝土抗压、劈裂抗拉和抗折强度随着纳米SiO2掺量增加而增大.与未掺SiO2组相比,纳米SiO2掺量为1.5％(质量分数,下同)的再生混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高了13.3％、22.8％、21％.基准组(纳米SiO2和橡胶掺量为0)和试验组(1.5％纳米SiO2和5％橡胶)单轴受压试验模拟结果与真实试验结果的误差较小,表明数值模拟分析所得的计算值与试验值吻合良好.     

不同胶凝材料的精细混凝土高温后力学性能

为了改善用于纤维编织网增强混凝土基体材料的精细混凝土的耐高温性能,该文进行了120个40mm×40mm×160mm棱柱体的高温后抗折强度试验和240个40mm×40mm×40mm立方体的高温后抗压强度试验。考察了不同胶凝材料对精细混凝土试件高温后力学性能的影响,包括外掺纳米材料以及以高铝水泥作为主要胶凝材料的影响。结果表明:体积掺量为1.5%和3.0%纳米Si O2气凝胶粉末未能改善精细混凝土的耐高温性能,质量掺量为5.0%纳米陶瓷粉在目标温度TR=800℃时使基体混凝土的抗压和抗折强度分别提高84.2%和120.9%。当TR=800℃时,采用高铝水泥作为主要胶凝材料的试件力学性能均比普通精细混凝土试件大幅提高;各组掺入活性粉末的高铝水泥混凝土试件在TR=800℃时,相对抗压和抗折强度均比未掺活性粉末时有所提高。     

纳米碳纤维增强混凝土耐久性试验

为研究纳米碳纤维对混凝土耐久性的改善效果,进行了不同体积掺量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%和0.5%)下纳米碳纤维增强混凝土的冻融循环实验、渗透实验以及碳化实验,另外通过SEM实验进一步探讨了纳米碳纤维对混凝土耐久性的微观改性机理。结果表明,纳米碳纤维能够通过纤维桥接、孔隙填充两种方式改善了混凝土的微观形貌,显著提高了混凝土的耐久性;掺量为0.3%时,纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能均达到最佳;冻融循环次数相同,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的质量损失率和抗压强度损失率均先减小后增大;混凝土的渗水高度和相对渗透系数均随纳米碳纤维掺量的增加呈现先减小后增大的趋势;相同碳化龄期下,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的碳化深度先减小后增大;但掺量为0.5%的纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能仍优于素混凝土。     

对路面水泥混凝土改性试验的研究分析

作者通过几个混凝土路面工程中得知,通过双掺适量的引气减水剂和超细矿渣,加上对普通路面水泥混凝土进行路用性能优化设计。试验结果表明。随着矿渣掺量的增加,保证混凝土具备适当工作性和引气量所需的引气减水剂掺量增大;在选定合适的配比后,改性混凝土的抗弯拉强度和变形能力提高,抗冻和抗塑性开裂能力也有明显改善。改性混凝土的力学性能和耐久性能均较普通混凝土有大幅度改善,呈现出向高性能水泥混凝土转化的趋势。     

冲击荷载下纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性

为探究纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性,本研究利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆装置,分别对素混凝土及体积掺量为0.1％、0.2％、0.3％、0.5％的纳米碳纤维混凝土试件开展冲击压缩试验,对比分析了混凝土在5组不同应变率水平下混凝土的动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性的变化特征.结果表明:各掺量下纳米碳纤维对混凝土动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性均具有不同程度的增强作用.纳米碳纤维掺量为0.3％时对动态抗压强度的增强效果最佳;纳米碳纤维仅在0.2％掺量时对混凝土动态弹性模量表现为提升作用,其他掺量下反而使其动态弹性模量有所下降.素混凝土及纳米碳纤维混凝土的动态抗压强度、冲击韧性和动态弹性模量均随应变率水平的提高而逐渐增大,表现出显著的线性关系.动态峰值应变、极限应变虽整体上随应变率的上升呈递增趋势,但二者并不存在明显的线性相关性.适量纳米碳纤维的掺入能够发挥小尺寸效应及增强、阻裂作用,改善基体的微观结构,提升混凝土在冲击荷载作用下的动态受压力学特性.     

新型聚合物乳胶粉对碳纤维增强混凝土力学性能的影响

为了更好地提升碳纤维混凝土的力学性能,通过加入VAE聚合物乳胶粉,研究4种碳纤维掺量(0,0.1%,0.2%,0.3%)下乳胶粉掺量对碳纤维混凝土性能的影响,并对混凝土的抗压强度、抗折强度、抗压峰值应变、抗折峰值应变和折压比进行分析。试验结果表明,随着VAE聚合物乳胶粉掺量的增加,乳胶粉对碳纤维混凝土性能的提升效果呈现先升高后下降的趋势,乳胶粉掺量在4%～8%范围内对碳纤维混凝土性能的提升最为明显,且碳纤维掺量和乳胶粉掺量之间存在交互作用。     

沥青标号和用量对再生沥青混合料性能的影响

为研究新沥青标号和用量对回收沥青路面材料(RAP)再生沥青混合料性能的影响,分别选取70#和90#道路石油沥青,以最佳新沥青掺量(OAC)为基准,分别制备OAC、OAC+0.5％和OAC-0.5％,RAP掺量分别为0％、20％和40％的再生沥青混合料.通过沥青混合料动态模量试验、疲劳试验、低温圆盘拉伸试验和冻融循环试验分析了不同沥青混合料的性能;接着,为更好地区分不同再生沥青混合料的抗裂性能,萃取得到不同再生沥青混合料中的沥青,对沥青进行高温DSR频率扫描试验,应用G-R常数分析不同沥青的抗裂性能.结果表明:当新加沥青较软、掺量较高,而RAP掺量较低时,再生沥青混合料的抗疲劳开裂能力及抗低温抗裂能力更强;反之,当新沥青较硬,RAP掺量较高时,再生沥青混合料的硬度较高,有较好的抗车辙能力.当新加沥青为70#沥青,掺量为OAC-0.5％、40％RAP时,再生沥青混合料低温性能不满足要求.水稳定性分析表明,一次冻融循环用于评价再生沥青混合料的水稳定性具有一定局限性;两次冻融循环试验表明,再生沥青混合料的水稳定性比新沥青混合料差.沥青G-R常数分析表明,低标号沥青的RAP掺量较高时,萃取的沥青更接近开裂标线,更易发生开裂行为.     

粉煤灰陶粒混凝土的抗盐冻性能

为了评价桥面铺装中应用的轻骨料混凝土长期耐久性,利用R ILEM推荐混凝土抗盐冻性能试验标准(CDF)研究了粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的抗盐冻性能.结果表明:相同强度等级的掺加矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的抗盐冻性能明显优于普通混凝土的抗盐冻性能.复掺矿物掺合料混凝土的抗盐冻性能优于单掺矿物掺合料混凝土的抗盐冻性能.与普通混凝土相比,通过SEM-EDXA的分析,掺与未掺矿物掺合料陶粒与水泥石之间的界面过渡区的范围明显变小,这是粉煤灰陶粒混凝土抗除冰盐性能优良的重要原因.     

钢纤维-橡胶/混凝土抗剪性能试验

抗剪强度和剪切韧性是反映构件在复合受力状态下承载能力及耗能能力的重要指标。为研究钢纤维(SF)-橡胶/混凝土的剪切性能,设计了14组SF-橡胶/混凝土试件,通过双面剪切试验,研究了SF体积分数掺量、橡胶掺量和水胶比对SF-橡胶/混凝土试件的抗剪性能及剪切破坏形态的影响。研究表明:SF的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可显著改善混凝土的抗剪性能。SF对SF-橡胶/混凝土试件的抗剪性能起主导作用,SF-橡胶/混凝土试件的抗剪强度、峰值变形及剪切韧性相比普通混凝土及橡胶/混凝土试件均显著提高,且增幅随SF掺量的增加而增大,剪切破坏呈现出明显的延性特征。当SF体积分数为1.5vol%时,橡胶掺量(等体积取代砂取代率)为10%的SF-橡胶/混凝土试件的抗剪强度、峰值变形相比橡胶/混凝土分别提高了78%、63%。橡胶对SF-橡胶/混凝土试件的抗剪性能也起到辅助作用,SF-橡胶/混凝土试件的剪切韧性及延性相比SF/混凝土试件进一步增加。采用水胶比优化设计后,随着橡胶掺量的增加,SF-橡胶/混凝土的抗剪强度、峰值变形及峰值前剪切韧性可基本保持不变,而峰值后韧性指标进一步增加,增幅可高达96%。根据试验结果,考虑橡胶及SF掺量的影响提出了SF-橡胶/混凝土的抗剪强度计算式。      

丁苯胶乳改性水泥混凝土的力学性能及耐久性实验分析

目前聚合物水泥混凝土已成为高性能混凝土研究的一个重要组成部分。中实验采用了一种聚合物乳液(丁苯胶乳)对高性能混凝土进行改性处理,研究不同丁苯胶乳掺加量对水泥混凝土基本力学性能、韧性、自收缩性能及抗氯离子渗透性能的影响。实验结果表明,丁苯胶乳改性水泥混凝土的抗压强度随着丁苯胶乳掺加量的增加有所降低;而丁苯胶乳的加入,对混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度及韧性有较大提高,且掺量为15%的增强效果最明显,劈裂抗拉强度和抗折强度的提升幅度分别达到17.4%和23.8%,;掺量为10%的情况下韧度指数最高,增加幅度达到71.1%;丁苯胶乳改性混凝土浇注24 h后的总收缩值,随着丁苯胶乳掺量的增加而逐渐减少,掺量为15%情况下的总收缩值降幅高达35%;同时,改性后水泥混凝土的抗氯离子扩散能力有所提高,抗渗性能也得到改善。     

聚乙烯醇纤维对盐冻混凝土抗折强度的影响

通过聚乙烯醇纤维增强混凝土(PVA-FRC)试件和素混凝土试件28 d弯曲抗折试验和300次盐冻后弯曲抗折试验,考察盐冻对混凝土试件弯曲抗折强度的损伤和纤维对盐冻前后混凝土试件弯曲抗折强度的增强作用.设置了3种纤维体积掺量的PVA-FRC试件,并在纤维体积掺量为1.5％的基础上,分别以10％硅灰和20％粉煤灰替代等量水泥试图提高PVA-FRC试件盐冻前后抗折强度.结果表明,PVA-FRC试件盐冻前后抗折强度均大于素混凝土试件盐冻前后抗折强度,纤维体积掺量为1.5％的PVA-FRC试件盐冻前后增益比最大;PVA-FRC试件盐冻后抗折强度损伤量远小于素混凝土试件抗折强度损伤量,纤维体积掺量为1.5％的PVA-FRC试件损伤量最低;硅灰和粉煤灰的掺加没有提高PVA-FRC试件盐冻前后的抗折强度,也没能降低PVA-FRC试件盐冻后抗折强度损伤量.     

纤维品种、长度及掺量对道面混凝土的性能影响研究

采用四种纤维品种、六个长度及五个掺量,试验研究了纤维品种、长度及掺量对道面混凝土强度的影响。结果表明：纤维能显著提高道面混凝土的抗折强度,但对抗压强度无显著影响,其中改性聚酯纤维混凝土抗折强度最高,抗折强度并不是简单地随纤维长度及掺量的增大而增加,而是存在一个最佳长度及掺量范围,其最佳长度为8mm～16mm,最佳体积掺量为0．10％～0．16％。建议机场高强道面采用体积掺量为0．10％～0．16％、长度为8mm～16mm的改性聚酯纤维混凝土铺筑。     

煤矸石集料混凝土抗压强度及耐久性能

以煤矸石-普通碎石混合作为粗集料制备了一系列混凝土试样,其中煅烧和未煅烧煤矸石等量替代普通碎石的掺量为0%、30%、50%、70%和100%,探究了煤矸石粗集料掺量和700℃煅烧对混凝土抗压强度、快速氯离子渗透、抗碳化性能和抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并借助X射线衍射仪(XRD)观测矿物成分变化,利用扫描电子显微镜(SEM)观测微观结构。实验结果表明煤矸石作混凝土集料是可行的,最大掺量受混凝土设计强度和所处环境的限制。煤矸石与胶凝材料粘结处空腔的存在不利于混凝土抗压强度和耐久性能,但对固化氯离子性能有利。相比于掺未煅烧煤矸石的混凝土,掺煅烧煤矸石的混凝土的内部结构更致密,但煅烧煤矸石自身的缺陷导致其未获得较大优势。后续研究将致力于更大程度地激发煅烧煤矸石集料的活性以更好地发挥其优势。本研究为煤矸石的大宗高效利用提供试验基础和理论依据。     

两种粘结料对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

通过加速加载试验、低温弯曲试验、飞散试验研究了泡沫沥青和水泥两种粘结材料对泡沫沥青冷再生混合料(CRMFA)长期高温抗变形能力、低温抗裂性以及抗松散性能的影响。研究结果表明:对CRMFA的长期高温抗变形能力而言,存在一个最佳泡沫沥青用量;增加水泥掺量有助于提高CRMFA的长期高温抗变形能力。CRMFA的低温柔韧性随泡沫沥青用量的增大而提升,但随水泥掺量增加呈抛物线变化规律,为保证CRMFA具有良好的低温抗裂性能,水泥掺量宜小于2wt%。CRMFA的抗松散性能较差,增加泡沫沥青用量可有效降低其松散性;水泥掺量在1.5wt%~2.5wt%时,对CRMFA抗松散性的改善作用不显著。     

粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土的强度分析

废弃粘土砖具有良好的吸水、保水能力,用粘土砖开发的透水混凝土具有一定吸水、保水性能。由于粘土砖的抗压强度低,吸水后抗冻融性能亦差,因此,对不同砖骨料掺量下的透水混凝土作对比试验,研究表明,透水混凝土的抗压强度和抗冻融性能随粗骨料掺量增加而减小,在制备透水混凝土时应充分考虑砖骨料对抗压强度和抗冻性的不利影响。     

克裂速纤维增强混凝土抗裂性能

用聚丙烯纤维来防止混凝土的早期塑性收缩裂缝是近年来为解决混凝土裂缝难题而采取的新措施。研究了两种聚丙烯纤维(Cemfiber和DF)的掺量、纤维种类等参数对塑性收缩裂缝的影响规律;分别采用圆形、平板状试件来研究砂浆、普通混凝土和高性能混凝土的抗裂性能。研究结果表明:(1) 聚丙烯纤维可以显著提高混凝土抗裂能力,纤维掺量越高,抗裂能力越强;(2) 为防止裂缝,应该尽可能降低水泥用量和提高骨料用量;(3) 聚丙烯纤维提高混凝土抗裂能力的主要原因是纤维提高混凝土的早期应变能力、减小收缩应变、提高塑性抗拉强度和减小毛细管的表面张力。     

纳米SiO_2对混凝土材料阻尼性能的改良研究

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量纳米SiO2混凝土的阻尼性能进行了测试,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同掺量纳米SiO2对混凝土微观结构的影响,并对其阻尼增强机理进行了初步探讨。结果表明纳米SiO2掺量为4%时混凝土材料的损耗因子最大,为素混凝土的2.41倍,综合考虑成本、流动性、强度和阻尼等因素确定纳米SiO2的最优掺量为3%;纳米SiO2掺入混凝土中后,与之发生二次水化反应,使得混凝土中六方板状Ca（OH）2晶粒数量减少;纳米SiO2对于混凝土的阻尼增强机理在于纳米SiO2的掺入使得混凝土材料的内接触面数量增多,在外力作用下使应力不均匀分布增加,从而提高了材料摩擦阻尼耗能的能力。     

煤矸石细集料-矿渣混凝土抗压强度与抗冻性能研究

以煤矸石作细集料复合矿渣制备不同水胶比的混凝土,通过正交试验,研究水胶比、矿渣掺量、煤矸石细集料掺量对混凝土抗压强度、抗冻性能的影响,并探讨影响其力学性能的微观机理.试验结果表明:水胶比和矿渣掺量对混凝土抗压强度影响显著,煤矸石细集料掺量影响较小;矿渣掺量和煤矸石细集料掺量对混凝土抗冻性能影响显著,水胶比影响较小;综合考虑抗冻性能和抗压强度,确定本实验最优配比设计为水胶比0.4～0.45、矿渣掺量30％、煤矸石细集料掺量30％;最后,通过分形理论计算分析SEM图像分形维数变化规律,确定煤矸石细集料-矿渣混凝土分形维数与强度呈负相关.