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.     

再生粗骨料硅烷浸渍处理对混凝土介质传输性能的影响

由于残余砂浆的存在,再生粗骨料的物理力学指标远不及天然骨料,致使再生混凝土力学和耐久性能较差;此外,水分及有害离子侵入混凝土内部是引起混凝土材料性能劣化的主要原因。本试验用质量分数为8wt%的硅烷乳液浸渍强化再生粗骨料,通过抗压强度、毛细吸水和抗氯离子侵蚀试验对硅烷浸渍前后不同骨料质量取代率(0%、30%、50%)的再生混凝土介质传输性能进行了研究,最后利用SEM对再生混凝土内部的微观结构进行分析。试验结果表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料的吸水率显著降低,由其制备的混凝土强度稍有所下降;再生混凝土毛细累积吸水量明显减少,且抗氯盐侵蚀性能显著提高,其中骨料质量取代率为50%的再生混凝土浸渍处理后氯离子扩散系数降低了37.5%。研究表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料是提高再生混凝土耐久性的有效途径。      

不同取代率下再生混凝土的抗冻融性能试验

采用快冻法对9种再生混凝土进行了冻融循环试验。分析了经受100次冻融循环后不同取代率下再生粗骨料和再生细骨料对混凝土立方体抗压强度的影响;研究了每25次冻融循环后再生混凝土的棱柱体质量损失率和相对动弹性模量的变化;比较了100次冻融循环作用对不同取代率下再生混凝土抗压承载力的影响。结果表明,再生混凝土抗冻融性能有所下降,且降低幅度随再生骨料取代率的增加而加剧;100次冻融循环后,再生粗骨料取代率为50%,细骨料为天然骨料的再生混凝土,其质量损失率、相对动弹性模量衰减幅度和抗压承载力损失率均与普通混凝土接近,建议再生粗骨料掺量不高于50%的再生混凝土可在寒冷地区推广应用。     

再生骨料透水混凝土的透水性和抗压强度

为系统掌握再生骨料透水混凝土的制备和性能变化规律,采用实验手段研究了再生骨料透水混凝土的透水性能和抗压强度。参考一般混凝土试验方法,分析在不同骨料粒径组合下原生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的差异。在此基础上,选择透水性能和抗压强度均较优的骨料粒径组合,在其中加入再生骨料,探究不同再生骨科取代率对再生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的影响以及透水系数与抗压强度间的相关性。结果表明:(1)对于采用的粒径组合(10 mm+20 mm),再生骨料透水混凝土的抗压强度较原生骨料透水混凝土高,当取代率不超过50%时,其抗压强度随取代量的增加而增大,但当取代率超过50%时,其抗压强度则有所下降;(2)再生骨料透水混凝土的透水性能较原生骨料透水混凝土好,透水系数随取代量的增加会有30%~195%的增幅;(3)与原生骨料透水混凝土抗压强度随透水系数增加持续下降变化不同,再生骨料透水混凝土的抗压强度随透水系数的增加会呈先上升后下降的变化。     

养护条件对次轻混凝土强度及抗盐冻性能的影响

研究了养护条件对不同水胶比次轻混凝土强度及盐冻性能的影响，并通过对其内部相对湿度、孔结构及水化产物的测试分析探究其作用机理。结果表明，自然养护条件下，掺50%体积轻骨料次轻混凝土早期强度较低，而其在7～28 d龄期内增长率高；特别是低水胶比混凝土，其14 d龄期强度超过标准养护与水中养护条件下试件强度。对于低水胶比混凝土，水中养护和标准养护可中止或减缓混凝土内水分向外界迁移，水泥的充分水化导致水泥石结构更致密，混凝土抗盐冻性能较好。对于高水胶比混凝土，自然养护条件下混凝土28 d龄期的内部相对湿度仍有90%,其内部存在充足水分供给水泥水化，水泥石孔结构良好；当处于盐溶液中时，相比于含水率较高的水中养护与标准养护下混凝土，自然养护条件下混凝土的水饱和程度低，故其抗盐冻性能最好。     

盐冻作用后风积沙混凝土孔结构对抗压强度影响的灰熵分析

为了研究盐冻环境下孔结构对风积沙混凝土抗压强度的影响，对不同风积沙掺量下的混凝土进行抗压强度和核磁共振孔结构试验。采用灰熵法分析孔结构特征参数对冻融循环后混凝土抗压强度的影响规律，在此基础上建立了不同冻融循环次数下孔结构参数和风积沙贡献率的复合型抗压强度模型。结果表明：混凝土的抗压强度和束缚流体饱和度随着冻融循环次数的增加逐渐降低，孔隙率和自由流体饱和度随着冻融循环次数的增加逐渐增大。30%以内风积沙掺入对混凝土的抗冻性能具有一定增强作用，20%的风积沙对混凝土抗盐冻后的抗压强度、孔隙率和束缚流体饱和度的抗损伤劣化提升效果最为明显。由灰熵分析可知，束缚流体饱和度和孔径小于10μm的孔体积占比与抗压强度的关联度较高。本研究建立了混凝土抗压强度与束缚流体饱和度、孔径小于10μm的孔体积占比和风积沙有效贡献率的抗压强度复合模型，模型拟合度较高。本研究可为风积沙混凝土在西北地区的推广提供理论基础。     

风积沙混凝土盐冻多尺度劣化机制

研究风积沙混凝土盐冻劣化规律，揭示劣化机制对其推广应用有重要指导意义。基于室内快速冻融试验及力学特性试验研究了风积沙混凝土盐冻劣化规律，结合SEM、NMR、XRD等表征技术及损伤力学理论从多尺度揭示了盐冻劣化机制。结果表明：风积沙影响混凝土的抗冻性，100%掺量风积沙混凝土强度低，但抗冻性最好。混凝土质量损失率及抗压强度损失率均随盐冻循环次数的增加而增大，相对动弹性模量随盐冻循环次数的增大而减小。风积沙混凝土的盐冻损伤是一个物理-化学过程，界面过渡区(ITZ)骨-浆剥离及附近砂浆基质开裂是导致其宏观物理、力学性能退化的主要原因。风积沙可以改变混凝土内部的孔隙结构及水分传输路径，进而影响孔隙饱和度及混凝土的抗盐冻性能。     

涂刷有机硅的道路混凝土抗盐冻性能研究

为了配制高抗盐冻的高性能道路混凝土,自行配制有机硅涂料,并参照CDF混凝土抗盐冻试验方法,研究涂刷有机硅涂料的高性能道路混凝土的抗盐冻性能.结果表明,涂刷该有机硅涂料后,3种水灰比(0.40、0.36和0.32)的高性能混凝土经56次盐冻后剥蚀量均降低了99%以上,相对动弹性模量损失率降低了32%～42%,混凝土表面无明显剥蚀痕迹,显著地提高了高性能道路混凝土的抗盐冻性能,配制出了高抗盐冻的高性能道路混凝土.     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗盐冻性能

研究了盐冻循环作用对锂渣混凝土(LiC)和钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土(HFC)的质量损失、抗压强度、动弹性模量、基振频率以及溶液吸入量的影响。结果表明:随盐冻循环次数的增加,LiC和HFC均呈现质量损失率逐渐增大、抗压强度先增加后减小、动弹性模量前期稳定后期逐渐减小、溶液吸入量(Ws)先减小后增加的变化规律。将二者对比可以发现,钢-聚丙烯混杂纤维掺入混凝土可以减小盐冻作用对混凝土的内部损伤,显著提高混凝土的抗盐冻性能。     

橡胶/混凝土盐冻循环后性能劣化及微观结构

制备普通混凝土(Normal concrete,NC)和橡胶/混凝土基体(Rubber/NC),研究盐冻循环60次内,表观现象、剥落量、抗压强度损失等性能指标劣化过程,采用超声波无损检测法评价混凝土盐冻循环破坏前后超声参数变化,建立相对波速、损伤度与抗压强度的关系,利用SEM观察盐冻循环损伤前后试件微结构变化。结果表明:随盐冻循环次数增加,混凝土试件表面剥蚀愈显著,剥落量增加,内部损伤、强度损失逐渐加剧,超声参数与抗压强度具有密切相关性;混凝土经历盐冻破坏后,内部结构呈疏松絮状,孔隙、裂纹愈加显现,密实度下降,造成宏观力学性能劣化。但弹性橡胶细集料掺入后有效缓解结冰压引起的内部开裂和孔隙扩大,各阶段橡胶/混凝土基体劣化程度均优于普通混凝土,以橡胶掺量 (与胶凝材料质量比) 10% (10%Rubber/NC)各性能指标最优,经历60次盐冻循环后,普通混凝土抗压强度损失率为58.5%,10%Rubber/NC抗压强度损失率为48.0%。      

涂层类型对混凝土抗盐冻性能的影响

通过开展混凝土盐冻试验,研究了盐冻环境下不同类型涂层的附着力变化,分析了涂层结构、底漆类型和涂层性质对混凝土单位面积剥落量的影响,结合涂层微观形貌和孔结构变化,分析了混凝土抗盐冻性能提升机理。结果表明,盐冻环境下硅烷涂料和溶剂型环氧涂料(底漆)+溶剂型氟碳涂料(面漆)的界面粘结性能较为优异,前者附着力较盐冻前增大了12.1%,而后者附着力则仅降低了21.6%。溶剂型环氧涂料(底漆)+溶剂型氟碳涂料(面漆)对混凝土抗剥蚀性能的改善效果最为显著,相应混凝土单位面积剥落量较未防护时降幅高达81.8%。盐冻环境下不同类型涂层表面均生成了不同数量的微裂缝,其孔结构粗化,溶剂型环氧涂料(底漆)+溶剂型氟碳涂料(面漆)的微观结构劣化最为轻微。本工作为寒冷地区盐冻环境下混凝土防护涂层设计提供了试验和理论依据。     

无机矿物氟碳复合涂料对混凝土抗盐冻性能的影响

通过表面疏水性能试验、力学性能试验、界面粘结性能试验和混凝土盐冻试验，研究了无机矿物对水性氟碳涂料性能的影响，研究了盐冻环境下无机矿物氟碳复合涂料附着力变化，分析了其对混凝土单位面积剥落量的影响，结合微观形貌变化和孔结构变化，分析了混凝土抗盐冻性能提升机制。结果表明：单掺硅溶胶时，氟碳复合涂料水接触角较氟碳涂料增大了10.2%，其铅笔硬度高达3 H；三掺硅溶胶、海泡石粉和铁尾矿粉时，氟碳复合涂料铅笔硬度高达3 H，其附着力增大了44.2%；复掺硅溶胶和海泡石粉时，氟碳复合涂料性能介于两者之间。盐冻环境下单掺硅溶胶氟碳复合涂料残余附着力最大。无机矿物氟碳复合涂料能显著改善混凝土抗剥蚀性能，但改善效果较氟碳涂料不显著。盐冻环境下水性氟碳涂料产生部分微孔，孔结构粗化，而单掺硅溶胶氟碳复合涂料微观结构仍较致密，其最可几孔径略有增大，涂料仅略有损伤。单掺硅溶胶氟碳复合涂料防护下混凝土微观结构更致密，其单位面积剥落量较未防护时降低幅度高达81.2%。为寒冷地区盐冻环境下混凝土防护涂料的设计提供了试验和理论依据。     

再生混凝土力学性能的研究

在低温加热-颗粒整形工艺分离废弃混凝土的基础上,分析研究了再生粗骨料的性能以及再生混凝土的力学性能。实验结果表明:在水灰比和砂率相同的基础上,相较于素混凝土,当再生粗骨料代替率为40%时,再生混凝土7d和28d的抗压强度分别提高约6.9%和4.2%;再生混凝土的峰值应力变化与抗压强度变化趋势相同,且两者的提高皆源于弹性应变的提高。     

铁尾矿砂再生混凝土的力学及耐久性能研究

以C30混凝土为再生粗骨料，采用铁尾矿砂取代天然河砂，制备出不同铁尾矿砂取代率(0,25%,50%,75%和100%(质量分数))的再生混凝土。研究了不同铁尾矿砂取代率对再生混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明，随着铁尾矿砂取代率的增加，再生混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均表现出先增高后降低的趋势，50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土力学性能最佳；掺入适量的铁尾矿砂能够填充再生混凝土骨料之间的裂缝和孔隙，提高再生混凝土的结构致密性，改善混凝土的微观结构；50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土在碳化处理28 d后的碳化深度最低为4.1 mm,抗碳化性能最优；冻融循环80次后，50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土的相对动弹性模量最大为94.53%,质量损失率最低为-0.11%,抗冻性能最佳。综合可知，当铁尾矿砂的取代率为50%(质量分数)时，可以有效改善再生混凝土的力学性能、微观形貌和耐久性能。     

浅议混凝土剪切性能试验及配合比

基于四点受力等高变宽梁的试验方法得到的应力状态接近于纯剪状态,试验条件容易实现,试验通过该法进行了再生混凝土剪切试验,研究再生混凝土抗剪强度及剪切变形性能,分析再生混凝土抗剪强度与抗拉、抗压强度的关系和相同水灰比的条件下,再生骨料取代率对再生混凝土抗剪性能的影响,对再生混凝土剪应力-应变方程和剪切模量计算方法进行探讨。     

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。     

自密实钢纤维轻骨料混凝土的早期性能与损伤分析

在自密实轻骨料混凝土基础之上掺入钢纤维配制出自密实钢纤维轻骨料混凝土,分析了自密实钢纤维轻骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度等主要力学性能以及收缩、抗碳化等耐久性能,并与普通骨料自密实混凝土进行对比分析。探讨了钢纤维对于改善自密实轻骨料混凝土损伤所起的作用及其机理。结果表明:掺入钢纤维后自密实轻骨料混凝土的抗压强度增大,劈拉强度明显提高,收缩及抗碳化能力也有明显改善。与普通骨料混凝土相比,自密实钢纤维轻骨料混凝土初始裂缝的产生与发展得到有效抑制。     

再生骨料高强混凝土材料的制备及性能研究

以精细再生骨料置换精细天然骨料为原料制备混凝土,设计制备精细再生骨料与精细天然骨料不同的置换比、水/水泥(W/C)不同混合比的混凝土标本,并评价其可加工性、密度、抗压强度及导电率等性能。结果表明,水/水泥比率、精细再生骨料对精细天然骨料的置换量率对混凝土标本的加工性没有影响,均可满足混泥土塌落度的要求;而在水/水泥比率为W/C=0.35,精细再生骨料与精细天然骨料的置换比为50%时,A50混凝土标本的密度较高,抗压强度达到61.34 MPa,电阻率达到14.08 kΩ·cm,满足高强度混凝土强度标准。由此可知,精细再生骨料置换比的最佳比例为50%左右,此比例不会影响混凝土标本的物理、机械性能和耐久性,制得的混凝土性能最优。     

盐冻损伤喷射混凝土衬砌结构氯离子扩散及其模型

以海洋环境喷射混凝土衬砌公路隧道为背景,采用快冻法,以3.5%(质量分数) NaCl溶液为冻融介质,开展隧道出入口盐冻损伤喷射混凝土衬砌结构氯离子扩散规律及模型研究。采用固液萃取法和电位法测试喷射混凝土中氯离子的含量,分析盐冻损伤、配合比参数及混凝土成型方式对氯离子扩散的影响。结果表明:盐冻损伤破坏了喷射混凝土表面的微观结构并增大了其孔隙率,增大了氯离子向混凝土内扩散的速率。低水胶比及低粉煤灰取代率的喷射混凝土氯离子含量及扩散系数较小,钢纤维对提升喷射混凝土抗盐冻性能的作用甚微,模筑混凝土氯离子含量及扩散系数明显大于喷射混凝土。盐冻损伤喷射混凝土氯离子含量分布符合Fick第二定律。以盐冻损伤喷射混凝土相对动弹性模量损失率为指标,建立了考虑环境温湿度、喷射混凝土配合比参数及盐冻损伤的氯离子扩散模型。     

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率（34%,36%,38%,40%）和再生骨料替代率（0,30%,50%）为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明：高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。