氯化钠溶液环境下混凝土的自愈合性能

通过分析混凝土裂缝愈合前后的力学性能、裂缝宽度、物相组成和组织结构,研究了不同浓度Na Cl溶液(0、2%、4%、6%)环境下混凝土裂缝的自愈合性能。结果表明:Na Cl溶液对混凝土裂缝的自愈合效果明显优于水;不同浓度Na Cl溶液环境下,混凝土的强度、波速均随龄期延长逐渐增大,且增长速率前期较大,然后随龄期的延长趋于平缓;6%Na Cl溶液环境下,混凝土强度恢复效果最明显,35 d时完全恢复,60 d时强度恢复率增至108.3%。2%Na Cl溶液环境下,混凝土强度60 d时接近完全恢复,强度恢复率为96.2%。4%Na Cl溶液环境下,混凝土强度恢复效果处于两者之间;随Na Cl溶液浓度的增大,裂缝中C-S-H凝胶、钙矾石、F盐等水化产物逐渐增多,体积增大,三者通过填充作用和胶结作用,使裂缝逐渐愈合。     

不同条件下的水泥基材料自然自愈合性能研究

以普通硅酸盐水泥砂浆作为研究对象,综合考虑了水泥细度、水灰比、外部荷载加压、预制裂缝龄期等因素,采用裂缝宽度恢复率和强度恢复率的表征方法,对砂浆试块裂缝自然自愈合性能进行了试验研究。试验结果表明:试块裂缝在加压条件下比自由条件下的自愈合能力明显更好,试块养护180 d后,前者裂缝宽度愈合率可达到90.8%,而后者只有55.4%;试块在养护14 d后预制裂缝比养护28 d后预制裂缝的自然自愈合效果更好;此外,随着水泥细度的增加以及水灰比的增大,试块裂缝的自愈合能力均逐渐降低。     

粉煤灰基地聚物混凝土在氯化钙溶液环境中微裂缝演变机制研究

以粉煤灰为原料制备地聚物混凝土代替普通水泥混凝土符合建材行业绿色低能耗的发展趋势。通过对预制裂缝的地聚物混凝土试块在不同浓度(0%、1%、2%、4%)的氯化钙溶液中浸泡到一定龄期时的变化,发现裂缝出现逐渐减小的趋势,甚至接近于消失。在此过程中,试块的强度及其增长率和超声波波速及其增长率等指标也随之不断增大。整体变化趋势为前期快速增大,后期增速逐渐放缓。微裂缝的愈合情况与氯化钙溶液浓度和浸泡龄期正相关,在4%浓度溶液中试块达到56d浸泡龄期时,试块的强度、强度增长率和超声波波速及其增长率等指标达到最大值,微裂缝完全愈合。通过分析粉煤灰基地聚物混凝土在氯化钙溶液中力学性能、超声波波速、微裂缝宽度的变化来探究其内部裂缝演变机制。     

氧化镁膨胀剂对混凝土早期裂缝自愈合性能的影响

对比分析了2种型号的氧化镁膨胀剂在5%及10%掺量(质量分数,下同)下对混凝土早期裂缝自愈合性能的影响,对混凝土的限制膨胀率、裂缝形态、裂缝宽度变化及抗压强度恢复率进行了试验分析.结果表明:氧化镁膨胀剂活性越高、掺量越大,混凝土的限制膨胀率越大,在相同龄期条件下,相同初始宽度的混凝土裂缝自愈合效果越好;氧化镁膨胀剂对初始宽度为0.40mm及以下的早期裂缝有较好的愈合效果,对初始宽度超过0.40mm的裂缝愈合效果相对较差;掺氧化镁膨胀剂的混凝土试件7,28d抗压强度恢复率较空白组均得到显著提高,提高幅度约为55%~68%.     

阳离子表面活性剂对电沉积法修复混凝土裂缝的愈合效果的影响研究

就电沉积方法修复混凝土裂缝中,阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)对愈合效果的影响进行了试验研究,测定了沉积过程中试件的表面覆盖率、裂缝愈合率及渗透系数,并对裂缝中的沉积物进行了XRD、SEM分析。结果表明:从表面覆盖率、裂缝愈合率和渗透系数这3个指标来看,十六烷基三甲基溴化铵有助于提升电沉积法修复混凝土裂缝的愈合效果。ZnSO_4、MgSO_4溶液中掺加2%CTAB作为电解质溶液时,试件的表面覆盖率及裂缝愈合率在开始5 d时变化最大,之后随着时间的增加而逐渐减小,另外试件在裂缝处和非裂缝处的渗透系数降低较大、尤其是裂缝处下降更为明显,且上述3项评价指标都随溶液浓度的增大而减小。添加十六烷基三甲基溴化铵后,试件裂缝里沉积物的成分不变,但微观结构发生改变,而且比未添加CTAB时更为致密。     

氯离子侵蚀对早龄期井壁混凝土性能的影响研究

通过对早龄期井壁混凝土进行NaCl溶液浸泡试验,研究Cl~-在早龄期混凝土内部的扩散规律及其对混凝土28d抗压强度的影响。试验结果表明,当NaCl溶液浓度在0~20%的范围时,混凝土内部Cl~-含量随溶液浓度的增大而增加,且距离混凝土表面越深,侵入的Cl~-越少;当浸泡时间不同时,3d浸泡的混凝土中Cl~-含量高于7d浸泡的情况;Cl~-对早龄期井壁混凝土28d抗压强度具有促进提升作用,且浸泡时间越早,混凝土抗压强度提升越明显。     

横向荷载裂缝对海洋浪溅区混凝土耐久性劣化影响

采用人工预加载使试件产生裂缝并控制荷载裂缝宽度,研究了模拟海洋环境试验箱内混凝土表面横向荷载作用下裂缝宽度对浪溅区混凝土抗氯离子侵蚀的影响。试验结果表明:暴露56d和90d龄期且裂缝宽度不超过0.25mm时,混凝土试件同一深度处氯离子浓度随裂缝宽度增加而增大。相同暴露龄期时试件氯离子扩散系数随裂缝宽度增加而增大,裂缝宽度由0.10mm增加至0.15mm时试件氯离子扩散系数提高并不显著,进一步提高到0.25mm后,与裂缝宽度为0.10mm的试件相比氯离子扩散系数提高约3倍;暴露龄期90d纯水泥混凝土试件及复合掺合料混凝土试件的氯离子扩散系数均与裂缝宽度近似呈指数函数关系,胶凝材料组成体系仅影响函数中的固定值。     

不同盐环境对水泥砂浆裂缝的自修复效果

通过裂缝测宽仪分析讨论了Na Cl、Na_2CO_3和Na_2SO_4三种盐溶液环境对不同宽度的水泥砂浆裂缝自修复效果的影响,并研究了水泥砂浆试样在上述不同盐环境下的修复前后强度变化。结果表明,在Na Cl和Na_2SO_4溶液中,随着溶液浓度(0、0.5%、1.0%、2.0%)的升高,裂缝自修复能力呈现出先升高后降低的趋势,并且当溶液浓度为0.5%时,可以修复裂缝为0.02mm的宽度;在Na_2CO_3溶液中,随着溶液浓度的升高(0、0.5%、1.0%、2.0%),裂缝自修复效果有升高的趋势,并且当Na_2CO_3溶液浓度为2.0%时,可以修复裂缝为0.02mm的宽度;裂缝自修复的主要原因是未水化水泥颗粒的继续水化,同时溶液中不同离子与水泥水化产物反应的生成物也可以促进裂缝修复。     

预测粉煤灰混凝土强度的双参数模型

研究龄期为7,28,60,140,210 d,粉煤灰取代水泥、取代细骨料和混合取代三种取代方式下混凝土抗压强度的发展状况,建立预测混凝土抗压强度增长因子双参数模型。结果表明:龄期与取代率对强度增长因子的影响是相互独立的;强度增长因子随龄期的增长而增大;取代水泥时,强度增长因子随取代率的增大而减小;取代细骨料时,强度增长因子随取代率的增大先增大后减小,最大值点在20%左右;取代细骨料对强度的增长较取代水泥有利;继而建立了混合取代方式下强度增长因子预测模型,引入取代率权重变化因子,其只与龄期有关,混合取代得到的强度增长因子介于取代水泥和取代细骨料得到的二者之间,且随龄期的增长,粉煤灰取代细骨料对强度的作用效应愈发增强。     

煤矸石替代部分粗骨料对保温混凝土力学性能的影响

煤矸石是煤炭洗选过程中产生的固体废弃物。为研究煤矸石替代部分石子作为粗骨料对保温混凝土力学性能的影响,对煤矸石保温混凝土的立方体抗压强度进行试验。试验结果表明,煤矸石保温混凝土的立方体抗压强度随煤矸石骨料替代率的增加而降低,随养护龄期的延长而增大;当煤矸石骨料替代率为30%时,混凝土强度降幅最高为7. 52%;在28 d养护龄期条件下,煤矸石骨料替代率为30%时,混凝土的强度增幅最小。     

硫酸盐碳酸氢盐复合侵蚀下C60混凝土强度损伤规律试验研究

制作C60混凝土试件,分别浸泡在15%Na2SO4和10%Na2SO4与5%NaHCO3两类盐害溶液中360天,定期测试混凝土试件的抗压强度和抗折强度,分析抗压强度和抗折强度损失率,并对浸泡试件进行电镜扫描。试验结果表明在两类腐蚀环境中混凝土强度都经历了强度增长期和强度下降期,Na2SO4与NaHCO3复合溶液中混凝土强度损失率大于单一Na2SO4溶液。     

外加剂对硫铝酸盐水泥基材料水化的影响研究

研究了Na2SO4和Li2CO3对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间、电阻率、水化产物和抗压强度的影响规律。结果表明,Na2SO4和Li2CO3均能促进复合胶凝材料的凝结硬化,加速复合体系1 d龄期内的水化进程,降低硬化水泥浆体1 d龄期时的电阻率,且Li2CO3的水化促进效果更明显。掺入Na2SO4和Li2CO3后,复合体系的主要水化产物仍是钙矾石,在水化产物中并未发现Ca(OH)2晶体;Na2SO4的掺入会增大复合体系的1 d抗压强度,但3 d龄期后抗压强度略有降低,而Li2CO3的掺入会增大复合体系在28 d龄期内的抗压强度。     

水灰比和裂缝宽度对渗透结晶型混凝土的自愈合性能影响

为探究水灰比和裂缝宽度对水泥基渗透结晶型防水材料（CCCW）的自愈合能力的影响。对预设裂缝和未设裂缝的混凝土进行了抗压试验、劈裂抗拉试验及抗渗性能试验。利用扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌及水化产物。结果表明：CCCW的自愈合率随水灰比和龄期的增加而增加；随裂缝宽度的增加而减小。CCCW对含裂缝的混凝土有良好的修复效果，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。含裂缝的试件劈裂抗拉强度无法达到初始强度，这是因为水化生成的结晶产物虽然完全的堵塞裂缝，但是并不能达到与混凝土相同的致密程度和强度，从而导致裂缝处成为薄弱部分，劈裂抗拉强度降低。CCCW的抗渗性能良好是由于产生大量的结晶物填充裂缝，起到修复和防水作用。     

小粒径再生粗骨料对预制混凝土力学性能影响的研究

研究5~10 mm小粒径再生粗骨料对预制混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明,抗压强度随龄期延长而提高,且主要发生在前7 d,7 d抗压强度达到其28 d抗压强度的77%;劈裂抗拉强度随龄期的延长而提高,3 d劈裂抗拉强度达到其28 d强度的64%;弹性模量也随龄期的延长而提高,龄期为1、3、7和14 d时,弹性模量分别为其28 d弹性模量的32%、46%、62%和91%。通过与欧洲规范对比,基于试验结果,建议了劈裂抗拉强度和弹性模量的计算模型。研究结果更好的实现再生混凝土在小截面预制混凝土构件上的工程应用。     

混凝土盐冻过程中的氯离子结合研究

C30和C50引气混凝土在3.5%NaCl以及5%Na2SO4+3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土的自由氯离子和总氯离子。结果表明:冻融循环不改变混凝土中氯离子传输规律,仍符合Fick第二扩散定律。腐蚀初期,浸泡环境下混凝土的氯离子浓度高于冻融环境,但随混凝土冻融损伤程度增加,趋势相反。氯盐环境下冻融,混凝土氯离子结合能力随龄期增加而下降;但在氯盐溶液中浸泡,混凝土氯离子结合能力随龄期增加而增加。复合盐溶液中硫酸根离子存在导致浸泡环境下混凝土氯离子结合能力随龄期增加而下降。     

基于不同湿度环境下高分子修复剂对混凝土裂缝自愈合性能的影响研究

通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化，系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理，揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制；同时，结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明：自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为；随着养护湿度的增加，混凝土裂缝修复率不断增大，潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用，促进裂缝自愈合特性，延长服役寿命；浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳，裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土；裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀，大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝；混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。     

基于微生物矿物沉积的混凝土开裂自愈合

为了保护存在于混凝土中的高碱环境中的细菌,采用吸水性强的沸石做载体;基于微生物的矿化理论,利用微生物技术对开裂混凝土进行自修复。水泥砂浆开裂自愈合的研究结果表明:开裂龄期为28 d时,对于含有和不含愈合剂的样品,修复效果存在显著差异,掺有愈合剂的样品,宽度在0. 1 mm以内的裂缝能够完全修复。     

新型铝硅酸盐胶凝材料的研究——激发剂对粉煤灰基铝硅酸盐胶凝材料强度性能的影响

本文研究激发剂种类及浓度对粉煤灰基铝硅酸盐胶凝材料强度性能的影响。结果表明,在纯粉煤灰中加NaOH和KOH溶液,试样强度较低,28d强度在3MPa左右。Na2SiO3溶液浓度增加试样强度增大,浓度为5M时效果最好,其中试样14d和28d强度分别为3.3MPa和9.4MPa。K2SiO3浓度增加,试样强度呈现先增后减,在K2SiO3浓度为2M时,强度达最大值,14d和28d强度分别达10.3MPa和28.8MPa。各浓度的K2SiO3溶液的效果远好于Na2SiO3溶液。两种溶液复合时,如10M NaOH∶2M K2SiO3=0.5∶1和10M KOH∶2M K2SiO3=0.5∶1两种配比起到良好的激发效果,其中后者的14d、28d强度分别达9.6MPa、18.1MPa。     

预测粉煤灰混凝土强度的双参数模型

研究了不同龄期,用粉煤灰取代水泥、取代细骨料和混合取代三种取代方式下混凝土抗压强度的发展状况,建立了预测混凝土抗压强度增长因子双参数模型。结果表明:龄期与取代率对强度增长因子的影响是相互独立的;强度增长因子随龄期的增长而增大;取代水泥时,强度增长因子随取代率的增大而减小;取代细骨料时,强度增长因子随取代率的增大先增大后减小,最大值点在20%左右;取代细骨料对强度的增长较取代水泥有利;继而建立了混合取代方式下强度增长因子预测模型,引入取代率权重变化因子,其只与龄期有关,混合取代得到的强度增长因子介于取代水泥和取代细骨料得到的二者之间,且随龄期的增长,粉煤灰取代细骨料对强度的作用效应愈发增强。     

硫酸盐腐蚀对透水混凝土抗压强度及透水性能的影响

采用体积法配制了3种不同透水混凝土,对其不同硫酸盐腐蚀龄期(30、60、90、120 d)的抗压性能及透水性能进行研究,分析了硫酸盐对透水混凝土的腐蚀机理。结果表明:随硫酸盐腐蚀龄期的延长,透水混凝土的抗压强度有不同程度的降低;腐蚀龄期一定时,骨料粒径越小,其抗压强度的降幅越大。透水系数随腐蚀龄期的延长有增大的趋势,腐蚀龄期一定时,骨料粒径越小,其透水系数的提升幅度越大。硫酸盐与混凝土内部集料反应,生成物体积发生膨胀而导致混凝土内部开裂,使混凝土整体强度降低;并导致混凝土的胶凝物质含量下降,由于生成物自身强度较低,使混凝土的粘结力随之下降,宏观强度降低。