冻融循环作用下混凝土的硫酸盐应力腐蚀特性

在质量分数为5.0%的MgSO4溶液条件下,采用快冻法和常温腐蚀方法研究了高强混凝土(High Strength Concrete,HSC)、大掺量矿物掺合料混凝土(High-Volume Mineral AdmixtureConcrete,HVMAC)和综合运用引气剂、高效减水剂、混杂纤维和膨胀剂技术的高耐久性混凝土(High Durable Concrete,HDC)的应力腐蚀行为。结果表明:无论是常温条件还是冻融循环条件,混凝土在应力腐蚀作用下的相对动弹性模量要经历强化和劣化2个发展阶段,强化和劣化阶段的时间长度与实验温度条件密切相关。冻融循环作用显著加速了混凝土的硫酸盐应力腐蚀破坏进程,HSC在冻融循环作用下应力腐蚀的强化段和劣化段的时间长度比常温条件的相应时间长度分别压缩了96%和88%以上,HVMAC的劣化段时间长度则压缩了98%,而HDC压缩了71%。在冻融循环作用下,HDC发生应力腐蚀破坏的冻融循环次数分别比HSC和HVMAC延长了1.5倍和13倍,因此,在中国寒冷地区,HDC表现出更强的抗硫酸盐应力腐蚀能力。     

高性能混凝土抗盐蚀耐久性试验研究

设计4组不同掺量浮石和沸石的高性能混凝土,每组各制作12个试件,其中3个试件用饱和石灰水浸泡2年,3个试件用MgSO4溶液浸泡2年,3个试件用NaCl溶液浸泡2年,然后对它们进行冻融试验,研究高性能混凝土经不同盐溶液侵蚀后质量和抗压强度的变化规律,分析不同矿物掺合料的掺加对高性能混凝土抗盐蚀耐久性的影响。试验结果表明:MgSO4溶液对高性能混凝土的侵蚀破坏能力大于NaCl溶液,掺加浮石和沸石的高性能混凝土抗盐蚀耐久性较强,且沸石掺量越高,抗盐蚀耐久性越强。     

干燥环境条件下大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性

用快冻法研究了单掺铝酸盐膨胀剂和钢纤维及其复合对大掺昔矿物掺合料混凝土抗冻性的影响.结果表明:大掺量矿物掺合料高强混凝土(HSC)具有较好的抗冻性,但是其抗冻性对养护环境相对湿度(RH)非常敏感,干燥养护条件下的冻融寿命仅有标准养护的38%～40%.单掺2%钢纤维在保证其抗冻性不变的基础上,可改善其抗冻性对养护环境RH的敏感性.单掺10%膨胀剂能够降低大掺量矿物掺合料HSC的抗冻性对养护环境湿度的敏感性,但是其冻融寿命降低了34%.此外,在改善大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性及其湿度敏感性方面,复合掺加膨胀剂和纤维的效果并不比单掺膨胀剂或纤维的效果更好.     

复掺矿物掺合料对混凝土收缩徐变的影响规律及应用

为研究矿物掺合料复掺对高性能混凝土收缩徐变性能的影响规律,设计了矿粉和粉煤灰掺量比例为1∶1、1∶2、2∶1比例共6组试件,其中矿物掺合料的总掺量为胶凝材料的10.0%、22.5%、30.0%。试验结果表明:(1)矿物掺合料复掺时对高性能混凝土收缩性能和徐变性能均有较大的影响,龄期180 d后,6组试件的收缩应变最大差值为43με,徐变应变最大差值为126με。(2)当矿物掺合料总掺量一定,矿粉与粉煤灰的掺量比例越大,对应的混凝土收缩越大,徐变越小。(3)当控制单一变量时,矿粉掺量与高性能混凝土的收缩徐变均呈反比,而粉煤灰掺量与高性能混凝土收缩呈反比,与徐变则呈正比。(4)当矿物掺合料掺量比例一定时,总掺量的增加对收缩的影响表现为先增加后降低,徐变则随着总掺量的增加而增大。     

矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀的有效性研究

以40 mm×40 mm×160 mm细碎石混凝土试件和20 mm×20 mm×20 mm水泥石试件进行试验.矿物掺合料取代水泥用量为0、10%、30%和50%.8个月浸泡试验表明,Ⅰ级粉煤灰、矿渣、煤矸石等矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着-个临界掺量,小于其临界掺量时掺合料对混凝土的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响.机理分析表明掺合料一方面降低了Ca(OH)2从混凝土内部向其表面的扩散速度及混凝土表层Mg(OH)2薄膜的增厚速度,另一方面水泥石的孔结构随掺合料掺量的增大而改善.     

利用正交设计方法分析矿物掺合料对混凝土渗透性的影响

通过L(934)正交设计,以电通量为考核指标,分析胶凝材料总量、矿物掺合料(粉煤灰和矿渣粉)总掺比和掺合料双掺比例(粉煤灰占掺合料的比例)三个因素对混凝土电通量的影响程度。研究结果表明:矿物掺合料总掺比是影响混凝土电通量最显著的因素,其次为胶凝材料总量和掺合料双掺比例。     

多元掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

通过研究了多元矿物掺合料、引气剂及聚丙烯纤维复掺混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能.结果表明矿物掺合料的成分比例对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能有一定影响,随硅灰和矿渣掺量的增加、粉煤灰掺量的降低,混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能增强;多元矿物掺合料与引气剂、聚丙烯纤维复掺优于多元矿物掺合料复掺措施;当混凝土含气量在6％、聚丙烯纤维体积掺量在...     

基于大掺量矿物掺合料的混凝土制备及孔结构研究

通过单掺及二元复掺钢渣和矿渣微粉,研究了矿物掺合料的最大掺量及对混凝土力学性能和孔结构的影响.结果表明,单掺钢渣微粉的最大掺量为30%,二元复掺钢渣与矿渣微粉(质量比为1∶1)的最大掺量为40%时,可制备出符合C40等级要求的大掺量矿物掺合料混凝土;矿物掺合料的加入可以有效降低混凝土的孔隙率,同时显著降低混凝土中有害大孔数量和水化后期的中值孔径.     

盐渍土环境下钻孔灌注桩混凝土配合比优选及耐久性

为优选硫酸盐与氯盐共存的盐渍土环境下桩基混凝土配合比方案,以普通钻孔灌注桩混凝土、高抗硫水泥复合大掺量矿物掺合料混凝土、普硅水泥复合大掺量矿物掺合料的高性能混凝土及添加防腐剂的高性能混凝土等4种混凝土为研究对象,研究了4种混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力和抗氯离子侵蚀能力。结果表明:普通钻孔灌注桩混凝土抗硫酸盐侵蚀能力较强,但其抗氯离子侵蚀能力难以满足耐久性要求;高抗硫水泥复合大掺量矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀能力较强,但其抗氯离子侵蚀能力一般;普硅水泥复合大掺量矿物掺合料的高性能混凝土同时具有优异的抗硫酸盐侵蚀能力和抗氯离子侵蚀能力;在高性能中添加防腐剂,在一定程度上降低了混凝土的耐久性。高性能钻孔灌注桩混凝土是一种适合盐渍土环境的耐久性高、经济成本低廉的混凝土。     

矿物掺合料对混凝土抗碳化性能影响的灰色关联分析

通过改变矿渣、粉煤灰的掺量和组合方式以及水胶比,分析了矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响。同时,基于灰色关联理论对混凝土抗碳化性能受各因素的影响程度进行了定量分析,并结合硬化浆体水化产物的化学组成分析探讨了矿物掺合料的影响机理。研究结果表明：掺入矿物掺合料和增大水胶比均会使混凝土碳化深度增大,当单掺I级粉煤灰掺量超过40%后,混凝土碳化深度增长速度极快;在总掺量一致的前提下,复掺矿物掺合料组的混凝土抗碳化性能要优于单掺粉煤灰组的混凝土;矿渣和粉煤灰的不同组合方式中,S105矿渣+I级粉煤灰组的混凝土碳化深度最大;各影响因素对混凝土抗碳化性能的影响程度从高到低排序为水胶比>单掺I级粉煤灰掺量>复掺S95矿渣+I级粉煤灰总量>矿物掺合料组合方式;XRD分析表明,随着粉煤灰掺量的增加,Ca(OH)₂的衍射峰高度逐渐降低,说明粉煤灰的火山灰反应消耗了大量的Ca(OH)₂,从而逐步降低了混凝土的抗碳化性能。     

硫酸盐对混凝土腐蚀研究

对普通混凝土和高强混凝土在5.0%Na2SO4(质量分数,下同)、10%MgSO4溶液以及青海盐湖卤水溶液中的损伤失效规律、特点进行研究。结果表明:混凝土在Na2SO4溶液中浸烘循环腐蚀破坏,SO42-导致混凝土产生膨胀性破坏;其损伤劣化包括3个阶段:初始劣化段、性能改善段和性能劣化段。混凝土在MgSO4溶液、青海盐湖卤水中浸烘循环腐蚀损伤,腐蚀溶液中的SO42-和Mg2+共同作用导致混凝土产生剥落型破坏;其相对动弹性模量和重量随腐蚀时间先下降,后稳定,最后加速下降。此外,用SEM、能谱和XRD分析了混凝土在硫酸盐腐蚀作用下的腐蚀产物。     

掺合料及引气剂对混凝土抗盐冻剥蚀性能的影响

针对盐类及冻融循环耦合作用环境,选择混凝土单面盐冻试验方式,研究矿物掺合料及引气剂对混凝土抗冻剥蚀性能的改善作用。结果表明:与基准混凝土相比,在混凝土中掺加活性矿物掺合料和引气剂能够减小混凝土的剥蚀量和相对动弹性模量损失率,提高混凝土的抗盐冻剥蚀性能;掺加磨细矿渣的混凝土抗盐冻剥蚀性能优于粉煤灰混凝土,与其他配合比混凝土相比,复掺粉煤灰、硅灰和引气剂的混凝土,抗盐冻剥蚀性能最好。因此,在盐类存在的冻融环境应提倡矿物掺合料复掺技术。单面盐冻后,混凝土的表面剥蚀量都较大,但混凝土的相对动弹性模量损失率相对较小,因此在单面盐冻过程中混凝土的破坏形式以表面剥蚀为主。     

双掺硅灰、粉煤灰对青藏铁路用高性能混凝土性能的影响

本文采用在混凝土中双掺硅灰和粉煤灰及添加引气剂的方法，向青藏铁路建设用混凝土浇筑施工提供配合比，确保混凝土性能满足施工与使用要求。试验研究表明，对于水胶比为0．41左右的混凝土，该方法能明显改善混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力，有效提高混凝土抗冻融循环达300次。根据抗氯离子渗透试验结果推测，这主要是由于混凝土中矿物掺合料与氢氧化钙发生进一步水化，增强了混凝土的密实性，改善了混凝土耐久性。     

对自密实混凝土渗透性能的探讨

渗透性能包括氧的渗透性、毛细管水吸附作用、氯离子扩散性能等已经普遍地应用到混凝土耐久性的评价指标中。本文通过不同的自密实混凝土(SCC)与相同强度等级传统的普通振捣混凝土(REF)对比,分析自密实混凝土的渗透性能的试验研究。自密实混凝土的特性根据C40和C60的立方体强度掺有矿物掺合料或没有矿物掺合料但掺有粘性剂进行配合比设计。研究结果表明,自密实混凝土透氧率和吸附作用明显比相同强度基准的普通振捣混凝土低。但是氯离子扩散系数更多取决于矿物掺合料的种类;自密实混凝土中没有掺矿物掺合料但掺有粘性剂的比基准混凝土和其它自密实混凝土有更高的氯离子扩散系数。     

水下抗分散混凝土性能的研究

研究了水下抗分散剂（AWA）、高效减水剂（HWRA）、消泡剂（DF）和硅灰（SF）等对水下抗分散混凝土抗分散性和抗压强度的影响规律，并比较了两种典型的水下抗分散混凝土与普通混凝土的各项耐久性指标．结果表明：混凝土需水量随AWA掺量的增加而增大，而抗压强度随之下降；当HWRA与AWA复合使用时，HWRA存在一个最佳掺量；掺加DF和SF有利于提高水下抗分散混凝土的工作性和抗压强度；水下抗分散混凝土的抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性和抗Cl^-渗透性均远优于同强度等级的普通混凝土．     

影响道路混凝土受冻前盐溶液预饱和程度的重要因素

参照国际材料试验协会推荐的CDF法,试验研究了水灰比及矿物掺合料对道路混凝土受冻前盐溶液预饱和程度的影响.结果表明:(1)水灰比越大,除冰盐溶液的渗透量和氯离子的渗透深度越大,说明增大水灰比会增大混凝土受冻前的预饱和程度.(2)掺加粉煤灰、矿渣的高性能混凝土除冰盐的渗透量和氯离子的渗透深度明显小于基准混凝土,因此可以通过掺加矿物掺合料的方法来降低混凝土预饱和程度.     

大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究

通过平板开裂试验对大掺量(50%)矿物掺合料混凝土的早期开裂性能进行了研究。试验结果表明:随着胶凝材料用量的增大,混凝土试块的单位开裂面积变大,且裂缝的面积增长速率提高;混凝土的养护及成型方式对大掺量矿物掺合料混凝土的早期抗裂性能有很大的影响。