矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

为探究矿物掺合料对再生混凝土(RAC)力学性能的提升作用,本试验采用预湿-二次搅拌法制备再生混凝土,系统开展单、复掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究.试验考虑再生混凝土强度等级、再生骨料取代率、矿物掺合料种类及取代率等因素,共设计23组试验配合比,研究再生混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度经时变化规律.结果 表明,再生混凝土力学性能随强度等级升高而提升,随再生骨料取代率增大而下降.与未掺矿物掺合料的再生混凝土相比,单掺粉煤灰对再生混凝土力学性能提升效果较弱,单掺矿渣、硅灰的再生混凝土力学性能提升效果显著.养护龄期90 d时,矿渣再生混凝土劈裂抗拉强度最高提升12.7％,硅灰再生混凝土立方体抗压强度最高提升21.3％.粉煤灰-矿渣复掺对再生混凝土立方体抗压强度无提升效果,20％粉煤灰-10％矿渣复掺抗压强度甚至下降18.8％,粉煤灰-矿渣复掺对再生混凝土劈裂抗拉强度略有提升,最高为5.9％.粉煤灰-硅灰复掺对再生混凝土力学性能提升效果较好,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度最高分别提升9.7％和18.6％.     

硝酸侵蚀/冻融循环共同作用下喷射混凝土耐久性能(Ⅱ)——pH值及NO_3~-扩散

为进一步研究硝酸侵蚀/冻融循环共同作用喷射混凝土耐久性能,试验采用固液萃取法和电化学法,测试喷射混凝土pH值和NO_3~-含量,讨论冻融损伤和喷射混凝土配合比对其孔溶液离子扩散的影响。结果表明,冻融损伤喷射混凝土中微裂缝数量增多并扩展,继而相互连通形成裂缝,硝酸扩散速度加快。喷射混凝土pH值随冻融循环次数增大逐渐降低,NO_3~-含量增大。高水胶比及粉煤灰掺量喷射混凝土pH值低,NO_3~-含量大。与普通喷射混凝土相比,喷射钢纤维混凝土离子含量变化幅度较小,抗冻性能较高。共同作用下喷射混凝土同时遭受H+、NO_3~-及冻融损伤三重作用。在硝酸化学侵蚀作用下,混凝土pH值快速下降,NO_3~-含量增加,水化产物被侵蚀或发生分解,使其矿物组成及微结构发生改变,促进微裂缝萌生。同时,在NO_3~-与冻融循环形成的盐冻作用下,混凝土表面水泥砂浆及骨料快速剥蚀,最终导致混凝土结构酥松,物理力学性能退化。     

水化龄期对掺速凝剂水泥-粉煤灰净浆微观结构影响

采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等方法对不同水化龄期掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行分析。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,Na Al O2及Na2CO3令石膏缓凝作用失效,铝酸三钙快速水化生成水化铝酸钙晶体,并与钙矾石及钠长石晶体形成相互攀附的网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加。同时,随着水化龄期延长,净浆物相组成、钙矾石及氢氧化钙含量发生显著变化。     

水化龄期对喷射混凝土微观结构和力学性能影响研究

喷射混凝土因其水化过程与普通混凝土不同,故其终凝时间极短,早龄期强度高。为了研究喷射混凝土水化过程,采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同水化龄期普通水泥净浆及掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行观察;同时对喷射混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度经时变化和关系进行试验研究。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,NaAlO_2及Na_2CO_3令石膏缓凝作用失效,C_3A快速水化生成板条状水化铝酸钙晶体,并与针状钙矾石及棒状钠长石晶体形成网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加,使喷射混凝土具有高早龄期强度。     

保温时间对CaO-Al2O3-SiO2系多孔陶瓷显微结构和性能的影响

以二氧化硅微粉和高岭土为原料,纳米CaCO3为造孔剂,纸浆废液为结合剂,采用冷等静压成型,烧结温度为1000℃,保温时间分别为1、2和3h,制备出了CaO-Al2O3-SiO2系多孔陶瓷.采用扫描电镜观测试样的显微结构,对试样的体积密度、显气孔率和耐压强度进行了表征.结果表明:当烧结温度为1000℃时,保温时间越短,试样显微结构所呈微小孤立浑圆状气相越多,分布越均匀；当保温时间为1h,试样的体积密度为1.65 g/cm3,显气孔率为37.0％,耐压强度为77.18 MPa,具有较好的高强隔热综合性能.     

多掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

通过测试再生混凝土坍落度、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度,并对再生混凝土微观形貌、矿物组成进行分析,探究矿物掺合料种类及掺量对再生混凝土力学性能的影响。研究结果表明：将粉煤灰分别与矿渣、硅灰、偏高岭土组合使用能够明显改善再生混凝土和易性;单掺矿物掺合料中,偏高岭土能显著提升再生混凝土力学性能,相较于基准组,养护龄期90 d时,抗压强度和劈拉强度分别提升24.0%和11.0%;复掺矿物掺合料中,粉煤灰-偏高岭土对混凝土的劈拉强度提升效果突出,劈拉强度提升14.0%,抗压强度提升6.5%;三掺矿物掺合料中,粉煤灰-硅灰-偏高岭土对再生混凝土的劈拉强度提升较好,劈拉强度提升9.8%,抗压强度提升4.6%;粉煤灰-矿渣-硅灰-偏高岭土四掺再生混凝土力学性能表现良好,抗压强度最高提升18.4%,劈拉强度最高提升15.5%。     

硝酸侵蚀衬砌喷射混凝土中性化过程及机理

以一般大气环境喷射混凝土永久衬砌长大公路隧道为工程背景,开展汽车尾气中氮氧化物对喷射混凝土衬砌结构中性化过程及机理研究。以pH值为2的硝酸溶液为侵蚀介质,对喷射混凝土开展浸泡试验。以侵蚀喷射混凝土的物理力学性能及离子含量为表征指标,分析喷射混凝土中性化过程。采用X射线衍射、热分析及扫描电镜,分析及表征喷射混凝土中性化区的物相组成及微观形貌,研究喷射混凝土中性化发展过程及机理。结果表明,硝酸侵蚀喷射混凝土中性化演化过程可分为中和反应阶段、水化产物分解阶段、混凝土表面剥蚀等3个阶段。期间,喷射混凝土pH值逐渐下降,NO₃^-含量升高。随着侵蚀的进行,水化硅酸钙及氢氧化钙的含量降低,硝酸钙、硝酸型水化氮铝酸钙及高岭石的相对含量增大,微观结构被破坏,中性化速度加快,物理力学性能降低。     

硝酸侵蚀与碳化耦合作用下粉煤灰喷射混凝土中性化研究北大核心

通过对粉煤灰掺量为0、10%、20%、30%的4组喷射混凝土进行硝酸浸泡及碳化的交替试验,研究了其在硝酸侵蚀及碳化的耦合作用下中性化深度及抗压强度的变化规律。同时采用扫描电镜对损伤后喷射混凝土微观结构演变进行分析。试验结果表明,在硝酸侵蚀与碳化的耦合作用下,喷射混凝土中性化深度随试验周期的增加而增大,且初期增长迅速后期逐渐变慢。中性化深度随粉煤灰掺量的增大先减小再增大。抗压强度先急剧下降后缓慢上升,粉煤灰掺量与抗压强度增长呈负相关性。     

弯曲应力作用下喷射混凝土抗碳化性能研究-研究生论坛

为了研究隧道喷射混凝土衬砌的碳化规律,采用快速碳化试验方法,研究了不同弯曲应力(0、0.25、0.5及0.75)作用下喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土抗碳化性能,在考虑弯曲应力、钢纤维掺量、施工方式基础上对普通混凝土碳化深度预测模型进行修正。结果表明：混凝土碳化深度服从Fick第一定律,扩散系数随应力水平的增加而增加;喷射混凝土碳化深度明显小于普通混凝土,而钢纤维的加入进一步提高喷射混凝土抗碳化性能。通过对碳化后喷射混凝碳化后力学性能及微观结构进行分析,得出喷射混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度随着碳化深度增大而增大,且喷射混凝土中原始微气孔及裂缝中钙矾石、氢氧化钙等晶体为CaCO3晶体的成核和生长提供有利条件,碳化产物持续生成并阻塞毛细孔,使其密实度增加,力学性能增大。     

粉煤灰对喷射混凝土强度和渗透性的影响

试验采用扫描电子显微镜(SEM)对喷射混凝土微观结构进行分析,并采用RCM氯离子渗透法研究了粉煤灰对喷射混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并对其抗压强度、劈裂抗拉强度进行研究。试验结果表明:随着粉煤灰掺量增大,喷射混凝土微观结构变得致密,强度和抗渗性显著提高。粉煤灰的最佳掺量为20%左右,超过此掺量喷射混凝土抗压强度降低,喷射混凝土强度和渗透性有较好的相关性。