冻融与氯盐耦合作用下超细粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

为了研究氯盐与冻融耦合作用下超细粉煤灰混凝土的碳化性能,对不同掺量超细粉煤灰混凝土进行了抗压强度试验、基准碳化试验、冻融-碳化试验和盐冻-碳化耦合试验.结果表明:在标准养护条件下,混凝土试件中掺入少量超细粉煤灰会降低试件本身的抗压强度,但降低幅度不大,而掺入大量的超细粉煤灰其抗压强度下降比较明显.干燥养护下,掺入超细粉煤灰对试件的抗压强度影响较小,其抗压强度随掺量没有出现骤降.掺入适量的超细粉煤灰能提高混凝土的抗碳化性能,随着超细粉煤灰掺量增加,抗碳化性降低,当超细粉煤灰掺量超过25％时对混凝土抗碳化性能影响不大.当超细粉煤灰参量一定时,盐冻-碳化循环试验对混凝土碳化深度最不利,且超细粉煤灰混凝土的碳化深度与循环次数呈现二次函数关系.     

矿渣和粉煤灰混凝土的碳化性能

研究了不同掺量矿渣、粉煤灰对混凝土抗压强度和抗碳化性能的影响.研究表明,随着掺合料掺量(胶凝材料的质量百分比)增加,混凝土抗压强度与抗碳化能力都呈下降趋势.且在同一龄期、同一掺量下,混凝土的抗压强度大小与抗碳化能力具有较好的相关性,不同种类混凝土之间的比较关系为:矿渣混凝土＞矿渣、粉煤灰复掺混凝土＞粉煤灰混凝土.建议粉煤灰和矿渣的最佳掺量为30％.     

粉煤灰高性能混凝土一维/二维/三维碳化性能研究

通过粉煤灰高性能混凝土碳化依时深度试验,结合SEM、XRD等微观分析手段,研究了粉煤灰掺量、水胶比、养护龄期等因素对粉煤灰高性能混凝土一维、二维和三维碳化深度值的影响.结果 表明:混凝土抗碳化能力随粉煤灰用量和水胶比增加而降低;前期养护时间的延长有利于混凝土抵抗碳化反应.由于叠加效应,粉煤灰混凝土三维、二维碳化较一维碳化更为严重,同试验周期下碳化深度值升高1.39～ 2.88倍.     

高性能大掺量粉煤灰混凝土研究

通过系统的试验,重点研究了较长龄期下,粉煤灰掺量为50％和60％的混凝土的力学性能、抗碳化性能和收缩性能.研究结果表明:对于煤灰掺量为50％和60％的混凝土,经较长时间养护和适量激发剂作用后,其后期强度发展较快,与基准混凝土强度相当;长期养护对其抗碳化性能有明显提高,并可以改善混凝土的收缩性能,但对其收缩变化趋势影响不大.     

高岩温对衬砌混凝土耐久性能的影响

通过实验室模拟高岩温、低湿度施工环境,研究了高岩温对单掺粉煤灰和双掺粉煤灰与矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并对不同养护温度下的混凝土试样进行了微观形貌分析,从微观角度探讨了不同养护温度对混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能的影响机理.结果表明:高温、低湿养护制度下获得的水化产物分布不均匀,水分蒸发过快,导致了混凝土内部结构疏松;单掺粉煤灰和双掺粉煤灰与矿粉的C30衬砌混凝土的抗氯离子渗透性能均随着养护温度的升高而降低,当养护温度低于80℃时,双掺粉煤灰与矿粉的混凝土电通量值低于单掺粉煤灰的混凝土,当养护温度达到80℃时,前者大于后者;养护温度升高增大了混凝土内部的孔隙率,降低了混凝土的密实度,混凝土抗碳化性能随着温度的升高逐级下降.     

低强度等级商品混凝土的碳化寿命预测

本文研究了掺合料品种及养护条件对低强度等级商品混凝土碳化性能的影响,将纯水泥混凝土、单掺粉煤灰的混凝土和双掺粉煤灰矿渣粉的混凝土置于不同养护条件下(20℃,RH≥95％及20℃,RH=70％)分别养护7d和28 d,并对其进行加速碳化试验,根据Fick定律对试验结果进行拟合,并对自然条件下混凝土碳化深度及寿命进行预测.结果表明,与纯水泥混凝土相比,掺合料混凝土对养护条件更加敏感.低强度等级商品混凝土选择碳化模型时要考虑孔隙率对碳化系数的影响.在自然条件下混凝土碳化深度及寿命预测表明,高湿度养护时,可确保50年混凝土的碳化深度在25 mm以内,而在低湿度养护下,则需要采用增加保护层厚度、降低W/B等措施才能确保混凝土碳化寿命.     

硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化性能的研究

主要研究了水灰比、标准养护龄期、掺合料掺量对硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力的影响,并与普通硅酸盐水泥基混凝土抗碳化能力进行了对比,采用SEM和XRD分析进行微观性能测试.研究结果表明:硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力随着水灰比的减小而增加;随着标准养护龄期的延长而增大;掺合料的加入可以提高其抗碳化能力,其最佳掺量为20%.相同条件下,硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力高于普通硅酸盐水泥基混凝土抗碳化能力.     

碳化作用对混凝土强度及氯离子渗透性能的影响

试验研究了CO2对粉煤灰混凝土28d抗压强度和氯离子渗透性能的影响。结果表明：碳化作用提高了粉煤灰混凝土28d抗压强度,但随着粉煤灰掺量的增加,混凝土28d抗压强度逐渐减小;在标准养护条件下,粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性有改善作用,而碳化作用使混凝土抗氯离子渗透性能明显降低,且此时粉煤灰的掺人更加增强了对混凝土抗氯离子渗透性能的不利影响。     

北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形的影响

为明确标准养护与自然环境下粉煤灰混凝土力学性能的变化规律,本文通过与标准养护对比,研究了北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形性能的影响。结果表明:与标准养护条件比较,北京春夏交替季节的自然养护下低掺量粉煤灰混凝土的抗折强度有所降低;与早期湿养护相比,混凝土抗压强度有所降低,粉煤灰掺量达到50%时混凝土在自然环境中的抗折、抗压强度的降低更显著。自然养护下粉煤灰混凝土前6h的收缩有所增大。分析认为自然环境中粉煤灰混凝土力学性能变化会由于环境与季节不同而呈现不同规律。     

锰渣对混凝土力学性能和耐久性的影响

采用基本的力学方法研究了不同掺量的锰渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响.并通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用压汞法技术探究了锰渣混凝土内部的孔结构.结果表明:当锰渣掺量大于10％时,随着锰渣掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度降低;掺加30％锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性最差,碳化56 d时其碳化深度已达10.0 mm,冻融循环240次,其相对动弹性模量降低到0.71;碳化之后孔隙率降低,孔径细化,冻融循环导致孔隙率增大,孔径粗化.     

粉煤灰掺量对不同骨料混凝土长期强度的影响

试验着眼于C30强度等级混凝土,以不同粗骨料(再生骨料、天然骨料)、粉煤灰掺量(15％、30％、50％)及养护环境(标养、室内自然养护)为变量探究粉煤灰对不同骨料混凝土长期强度的影响.试验结果表明,随着粉煤灰取代率的增加,在龄期较短时表现出对再生混凝土及普通混凝土的强度贡献率都有所下降的趋势,但后期经养护龄期的增加,180 d以后中长期强度贡献率下降幅度有所趋缓;当养护环境为标准养护时,粉煤灰取代率为30％以内试件的强度贡献率在180 d时达到了最大,之后强度贡献率有所下降,粉煤灰取代率为50％时,养护龄期超过180 d其强度贡献率也会有所增加;当养护环境为室内自然养护时,随着养护龄期的增长对不同取代率粉煤灰、不同骨料混凝土的中长期强度贡献率都有所加大.     

Carbonation rates of concretes containing high volume of pozzolanic materials

The project studies the influence of fly ash and slag replacement on the carbonation rate of the concrete. The experimental work includes samples of pure Portland cement concrete (CEM I 42,5 R), blast-furnace slag concrete (CEM III-B), and fly ash blended concrete. To reveal the effect of curing on carbonation rate, the concretes were exposed to various submerged curing periods during their early ages. After that, the samples were subsequently exposed in the climate room controlling 20 °C and 50% RH until the testing date when the samples had an age of 5 months. Then, the accelerated carbonation test controlling the carbon dioxide concentration of 3% by volume, with 65% relative humidity were started to perform. The depth of carbonation can be observed by spraying a phenolphthalein solution on the fresh broken concrete surface. Finally, according to Fick's law of diffusion theoretical equations are proposed as a guild for estimating the carbonation rate of fly ash and blast-furnace slag concretes exposed under natural conditions from the results from accelerated carbonation tests.     

掺合料对混凝土早期碳化深度影响的试验研究

通过自然暴露环境条件下掺合料混凝土的早期碳化试验,分析了粉煤灰掺量、矿渣掺量、煤矸石掺量对单掺混凝土碳化深度的影响规律,探讨了双掺掺合料对混凝土碳化深度发展规律的交互作用,并基于试验数据建立了掺合料碳化速度影响系数的表达式。结果表明：单掺粉煤灰掺量小于15%时混凝土的碳化深度略有减小但掺量超过15%后碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增加,单掺矿渣混凝土的碳化深度随矿渣掺量的增加而增加,单掺小于20%的煤矸石使混凝土早期抗碳化性能提高但掺入超过30%的煤矸石后混凝土碳化深度明显增加;随着粉煤灰掺量的增加,双掺粉煤灰和矿渣、双掺粉煤灰和煤矸石的混凝土碳化深度增加,在粉煤灰混凝土中掺入25%矿渣或20%煤矸石后混凝土的碳化深度变化较小;在煤矸石混凝土中掺入25%~40%的矿渣时混凝土的碳化深度无明显变化但再掺入超过40%的矿渣时碳化深度明显增大,在矿渣混凝土中掺入20%煤矸石后混凝土的碳化深度增长约40%。     

双掺粉煤灰及偏高岭土对混凝土性能的影响研究

通过测试混凝土抗压强度、劈拉强度、抗渗、抗碳化、抗冻性能,研究了粉煤灰和偏高岭土单掺、复掺时对混凝土性能的影响。同时分析了粉煤灰和偏高岭土对混凝土性能的作用机理。研究结果表明:当粉煤灰掺量为胶凝材料的15%、偏高岭土掺量为胶凝材料的12%,相比普通混凝土,复掺粉煤灰及偏高岭土混凝土28d抗压强度提高了15.8%、劈拉强度提高了20.4%、渗透系数降低了69.1%、碳化深度降低了29.3%,200次冻融循环后,相对动弹性模量提高了33.1%、混凝土质量损失降低了43.8%。复掺粉煤灰及偏高岭土适用于制备高性能混凝土。     

Effect of steam curing on class C high-volume fly ash concrete mixtures

The effect of steam curing on concrete incorporating ASTM Class C fly ash (FA), which is widely available in Turkey, was investigated. Cement was replaced with up to 70% fly ash, and concrete mixtures with 360 kg/m³ cementitious content and a constant water/binder ratio of 0.4 were made. Compressive strength of concrete, volume stability of mortar bar specimens, and setting times of pastes were investigated. Test results indicate that, under standard curing conditions, only 1-day strength of fly ash concrete was low. At later ages, the strength values of even 50% and 60% fly ash concretes were satisfactory. Steam curing accelerated the 1-day strength but the long-term strength was greatly reduced. Setting time of fly ash-cement pastes and volume stability of mortars with 50% or less fly ash content were found to be satisfactory for standard specimens. In addition, for steam curing, this properties were acceptable for all replacement ratios.     

Gel nanostructure in alkali-activated binders based on slag and fly ash,and effects of accelerated carbonation

Binders formed through alkali-activation of slags and fly ashes, including ‘fly ash geopolymers’, provide appealing properties as binders for low-emissions concrete production. However, the changes in pH and pore solution chemistry induced during accelerated carbonation testing provide unrealistically low predictions of in-service carbonation resistance. The aluminosilicate gel remaining in an alkali-activated slag system after accelerated carbonation is highly polymerised, consistent with a decalcification mechanism, while fly ash-based binders mainly carbonate through precipitation of alkali salts (bicarbonates at elevated CO₂ concentrations, or carbonates under natural exposure) from the pore solution, with little change in the binder gel identifiable by nuclear magnetic resonance spectroscopy. In activated fly ash/slag blends, two distinct gels (C–A–S–H and N–A–S–H) are formed; under accelerated carbonation, the N–A–S–H gel behaves comparably to fly ash-based systems, while the C–A–S–H gel is decalcified similarly to alkali-activated slag. This provides new scope for durability optimisation, and for developing appropriate testing methodologies.     

粉煤灰混凝土的抗碳化性能研究

阐述了混凝土的碳化机理,从其内部的物理、化学因素两方面分析了粉煤灰混凝土的抗碳化性能,提出了相应的改善措施.此外,还对粉煤灰混凝土碳化测试和评价方法进行了探讨,并提出从选择合适的养护条件和适当延长其养护时间来进一步完善粉煤灰混凝土碳化测试和评价方法.     

矿物掺合料对UHPC性能的影响

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高,导致其制作成本较高,而且自收缩比较大,对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC,并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明:采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性,替代率越高,拌合物的流动度越大;当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时,在标准养护下,对28 d抗压强度的影响较小,而在高温蒸养下,则会导致28 d抗压强度下降,当替代率达到100%(质量分数)时,无论是标准养护还是高温蒸养,都会显著降低28 d抗压强度;采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比,增大孔径,减少自收缩,且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。     

粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl^-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl^-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。     

Carbonation and porosity of mortar specimens with pozzolanic and hydraulic cement admixtures

The effect of the addition of lignite fly ash, natural greek pozzolan and blastfurnace slag to ordinary portland cement on the carbonation of mortar specimens was studied in a programme of long-term exposure to the atmosphere in relation to the evolution of their porous structure. Additions of 4%, 15% and 30% or 50% of the admixtures to the cement were tested. The carbonation depth and the specific pore volume of the cover were measured. The additions of 4% pozzolan, and 4% and 15% fly ash, and 4% and 15% slag did not influence the porosity and the carbonation of the specimens compared to reference specimens without admixtures. Higher additions resulted in an increase of the above parameters.