硫酸盐-冻融循环下自感应水泥砂浆的耐久及压敏性能

为提升寒冷地区建筑结构的实时损伤监测效果,研究了硫酸盐-冻融循环作用下采用短切碳纤维与铁尾矿作为导电材料制备的自感应水泥砂浆的耐久与压敏性能。利用质量损失、相对动弹性模量及抗压强度损失为依据探讨耐久性能变化规律,以电阻率变化率-压应力的相关关系反映硫酸盐-冻融循环作用下压敏性能发展规律并解释其导电机理,并采用平均应力敏感系数评价硫酸盐-冻融循环作用下压敏性能稳定性。结果表明,碳纤维体积掺量为0.4%、铁尾矿替代率为30%(质量分数)组合掺入水泥砂浆时,其耐久性能与压敏性能均达到较高水平,但硫酸盐-冻融循环造成的孔洞与裂缝会导致铁尾矿碳纤维水泥砂浆电阻率变化率-压应力呈一阶指数衰减关系,可采用Plane模型来反映平均应力敏感系数衰减程度与冻融循环次数、铁尾矿替代率之间良好的相关关系。     

基于裹浆工艺的煤矸石混凝土性能研究

采用裹浆工艺对煤矸石骨料进行预处理,研究原状煤矸石骨料与不同浆体裹浆煤矸石骨料的吸水率、压碎值和干湿、冻融环境下的劣化行为以及裹浆煤矸石混凝土的强度和耐久性能,并分析骨料性能强化与混凝土性能提升的相关性。采用XRD、SEM分析原状煤矸石骨料与裹浆煤矸石骨料干湿、冻融循环前后的矿物组成、微观形貌和界面过渡区。结果表明,原状煤矸石骨料吸水率高,硬度低,在干湿、冻融环境下劣化明显,裹浆后煤矸石骨料性能提升。原状煤矸石混凝土强度与耐久性能较差,裹浆后煤矸石混凝土性能得到增强,骨料性能与混凝土性能相关性良好。煤矸石骨料劣化的主要原因是黏土矿物吸水后在干湿、冻融环境下软化失稳,而裹浆可以起到隔绝水分的作用,从而使骨料性能得到强化。骨料强化以及骨料与砂浆基体的结合程度提高共同促进了裹浆煤矸石混凝土性能提升。     

Chlorite: A deleterious constituent with respect to freeze-thaw durability of concrete aggregates

Severe freeze-thaw losses in amounts between 30 to 40 percent occurred in testing hydrothermally altered (propylitized) volcanic rocks containing more than 20 percent chlorite at two dams. Further analyses however indicate that the losses are structural with seams, clots and fissures of chlorite (SCF structure) being the culprit. Propylitization with production of chlorite is not indicative of poor freeze-thaw durability as rock containing between 20 to 30 percent chlorite, but not possessing the SCF structure, exhibits good freeze-thaw durability.     

玄武岩纤维对钢渣沥青混合料性能影响研究

为改善钢渣沥青混合料(SAM)抗裂性能,并尽可能降低钢渣(SS)膨胀特性对混合料耐久性的影响,基于车辙试验、SPT动态模量试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、弯曲疲劳试验、SEM试验等,对不同掺量玄武岩纤维(BF)对SAM高、低温性能和水稳定及疲劳性能的影响及增强机理进行研究。结果表明:BF可显著增强SAM高温抗变形能力,且对不同SS掺量SAM低温柔韧性均有一定的提高;随着冻融循环次数增加,玄武岩纤维-钢渣沥青混合料(BF-SAM)的水稳定性降低幅度较SAM明显减小;BF的加筋、阻裂作用提高了SAM的疲劳寿命。综合各项路用性能,BF-SAM的推荐掺量为0.4%(质量分数)的BF,45%~55%(质量分数)的SS。     

A method for assessment of the freeze-thaw resistance of preformed foam cellular concrete

The growing use of cellular concrete for building materials and geotechnical fills brings forth the question of suitable durability and performance standards. Of particular importance is the performance of cellular concrete in freezing and thawing environments. Since the macrostructure of cellular concrete or cellular control low-strength material is not like that of normal-weight concrete, a modified procedure is needed to specify the required characteristics of cellular concrete that lead to freeze-thaw durability. This research investigated the freeze-thaw durability of cellular concrete and developed a modified freeze-thaw test procedure, based on ASTM C666. Physical properties related to freeze-thaw durability were measured for each mixture and compared to the initial properties. As a result of these comparisons, recommendations are made regarding the production of freeze-thaw-resistant preformed foam cellular concrete exposed to freeze-thaw environments. The results of the study show that depth of absorption was a key predictor in developing freeze-thaw-resistant concrete. Compressive strength, depth of initial penetration, absorption and absorption rate are the important variables in producing cellular concrete that is resistant to cycles of freezing and thawing. Density and permeability were shown not to be significant variables.     

Surface and internal deterioration of concrete due to saline and non-saline freeze-thaw loads

Concrete deterioration due to frost action in non-saline and saline environments was studied statistically. The most significant variables affecting the freeze-thaw durability of concrete were calculated statistically and contours of estimated response surface were produced. Water-cement ratio and air content of the concretes were the most dominant variables affecting the internal and surface damage caused by the freezing and thawing loads. In the non-saline environment, water curing improved the R² values of the developed deterioration models in the surface scaling part of the tests. In the internal damage tests, the curing measures did not improve the statistical relevancy of the estimated response surfaces. In the saline freeze-thaw tests, high-strength concretes were studied. When water-binder ratio was below 0.42 internal deterioration was the governing freeze-thaw damage mechanism which needed larger air content compared to surface scaling.     

机场道面除冰液对高性能 混凝土抗冻性的影响

采用快冻法测定了高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)在水、浓度为3.5％的NaCl除冰盐、3.5％～25％的醋酸钙镁(Calcium magnesium acetate,CMA,机场道面除冰液)、25％的乙二醇(飞机除冰液)和商品飞机除冰液中的抗冻性.结果表明,在3.5％ CMA溶...     

大掺量矿物掺合料混凝土抗盐冻性能研究

开展了普通混凝土、复掺粉煤灰和矿粉的大掺量矿物掺和料混凝土(HVMAC)分别在清水、5％ MgSO4溶液、10％ NaCl溶液、5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中的快速冻融试验,以试件的质量、动弹性模量及抗压强度变化表征混凝土在盐冻作用下的抗冻性能.结果表明,两种混凝土试件在清水中的冻融破坏比盐溶液中严重,普通混凝土在MgSO4溶液中形成致密结构,破坏较小,在NaCl溶液中,HVMAC对溶液的吸收较小,其破坏程度较轻,混凝土在5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中几乎没有劣化,综合考虑,HVMAC的抗盐冻性最好.     

影响混凝土结构耐久性的相关因素和控制对策

针对混凝土耐久性受多重因素的影响,对其不同因素探讨对提高混凝土的耐久性能具有很大的现实价值。对此,从冻融环境和硫酸盐腐蚀的角度对该问题进行研究,首先结合不同的原材料和混凝土强度要求,制备试验用的混凝土试件;其次,结合干湿循环试验和冻融试验分别对试件进行试验。通过实验结果发现,水胶比、硫酸钠浓度等混凝土的耐久性有着很大的影响。提出了在实际工程中如何提高混凝土的耐久性提出几点建议,以此为混凝土制备提供借鉴与参考。     

再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响

选取五种不同附着砂浆含量的商用再生粗骨料在全取代天然粗骨料条件下制备C40再生混凝土,探讨了30%极限拉应力水平下,再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响规律,通过数学拟合确定了基于相对动弹性模量和抗冻耐久性指数要求的砂浆界限含量。结果表明:冻融循环后,再生混凝土抗压强度损失率与附着砂浆含量存在较强线性关系;再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量、抗冻耐久性指数均与再生粗骨料附着砂浆含量呈二次函数关系;以冻融循环300次后再生混凝土相对动弹性模量降至60%为限值,获得对应的砂浆界限含量为49.52%(质量分数);以不同设计使用年限及不同冻融工况所规定的抗冻耐久性指数作为界定条件,得到了再生混凝土在拉应力条件下满足相应抗冻耐久性指数的砂浆界限含量。最后,通过搜集文献数据验证了本研究结果的合理性。     

结构胶粘接后的耐久性试验研究

通过50次冻融循环的套筒植筋粘接强度试验,研究了冻融循环对钢筋与结构胶之间界面粘接性能的影响。试验结果表明:与自然状态下养护的结构胶套筒粘接强度相比,经过冻融循环试验后的套筒结构胶的粘接强度仅降低了5.85%;结构胶具有良好的粘接耐久性。     

基于ECC自愈能力的耐久性研究*

ECC是一种新型的高延性水泥基复合材料。与普通混凝土材料相比,ECC具有独特的微裂纹和应变硬化行为,具有较高的自愈合能力。因此,ECC在各种环境下比普通混凝土拥有更高的耐久性。为了研究ECC自愈能力与耐久性的关系,我们首先总结了ECC自愈能力的原因;然后,介绍了微生物法、玻璃胶囊填充愈合剂法、膨胀剂与其他外加剂等诱导ECC自愈的方法;最后,详细探讨了在冻融循环、酸腐蚀和疲劳条件下ECC自愈能力对其耐久性的影响。根据目前对于诱导自愈的研究现状,我们提出了要根据实际情况合理运用愈合剂来诱导ECC自愈的建议。     

基于ECC自愈能力的耐久性研究*

ECC是一种新型的高延性水泥基复合材料。与普通混凝土材料相比，ECC具有独特的微裂纹和应变硬化行为，具有较高的自愈合能力。因此，ECC在各种环境下比普通混凝土拥有更高的耐久性。为了研究ECC自愈能力与耐久性的关系，我们首先总结了ECC自愈能力的原因；然后，介绍了微生物法、玻璃胶囊填充愈合剂法、膨胀剂与其他外加剂等诱导ECC自愈的方法；最后，详细探讨了在冻融循环、酸腐蚀和疲劳条件下ECC自愈能力对其耐久性的影响。根据目前对于诱导自愈的研究现状，我们提出了要根据实际情况合理运用愈合剂来诱导ECC自愈的建议。     

UHPC与普通混凝土试件界面黏结抗冻性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)因为其较高的强度和优良的耐久性被认为是极具潜力的结构修补用材料之一。同时,UHPC与普通混凝土(NC)之间的界面黏结性能,是影响UHPC在混凝土加固修复工程中应用可靠性的关键因素。针对严寒环境,本试验对超高性能混凝土与普通混凝土(以下简称UHPC-NC)黏结试件开展－60 ℃的冻融循环试验,分析冻融循环后试件的宏观形态变化、质量变化率。通过黏结强度试验,获得界面的黏结强度以及相应的界面破坏模式。试验主要分析－60 ℃冻融循环对UHPC-NC试件界面黏结性能的影响,以及界面的不同处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛及劈裂)对抗－60 ℃冻融循环作用的影响,同时,对冻融作用下UHPC-NC试件的界面损伤机理进行初步探索。试验结果表明:－60 ℃冻融循环对UHPC-NC试件黏结强度有较大影响,劈裂组试件的界面黏结强度在经历10次、15次、20次冻融循环后分别下降为界面黏结基准强度的72.94%、55.62%及44.33%,界面黏结强度呈现先急速下降再缓慢下降的趋势;界面粗糙度越高,界面的剩余黏结强度越大,经历20次冻融循环后,劈裂组试件的剩余黏结强度为高压水射流冲毛试件的2.03倍。     

氯盐冻融耦合作用下再生混凝土损伤劣化规律

为了研究严寒盐渍环境中再生混凝土的损伤劣化规律,制备了再生粗骨料质量替代率为0％、50％、100％的再生混凝土进行氯盐冻融耦合作用下的试验研究,从外观形貌、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度等方面探讨混凝土损伤劣化规律.结果表明,氯盐冻融对再生骨料混凝土的破坏随再生骨料替代率的增加而增大.与冻融循环0次相比,冻融循环...     

Effect of supplementary cementitious materials on the compressive strength and durability of short-term cured concrete

This research focuses on studying the effect different supplementary cementitious materials (silica fume, fly ash, slag, and their combinations) on strength and durability of concrete cured for a short period of time—14 days. This work primarily deals with the characteristics of these materials, including strength, durability, and resistance to wet and dry and freeze and thaw environments. Over 16 mixes were made and compared to the control mix. Each of these mixes was either differing in the percentages of the additives or was combinations of two or more additives. All specimens were moist cured for 14 days before testing or subjected to environmental exposure. The freeze-thaw and wet-dry specimens were also compared to the control mix.Results show that at 14 days of curing, the use of supplementary cementitious materials reduced both strength and freeze-thaw durability of concrete. The combination of 10% silica fume, 25% slag, and 15% fly ash produced high strength and high resistance to freeze-thaw and wet-dry exposures as compared to other mixes. This study showed that it is imperative to cure the concrete for an extended period of time, especially those with fly ash and slag, to obtain good strength and durability. Literature review on the use of different supplementary cementitious materials in concrete to enhance strength and durability was also reported.     

花岗岩废料再生混凝土路面砖抗冻融性能研究

采用慢冻法对花岗岩废料再生混凝土路面砖进行50次冻融循环试验,以质量损失与抗压强度作为依据研究影响再生混凝土路面砖抗冻融性变化规律。基于体积膨胀及渗透压理论并结合扫描电镜分析,对比冻融前后再生混凝土路面砖显微结构与水化产物组成,从细微裂缝积累与膨胀性应力作用角度揭示其冻融损伤机理,建立浆体孔隙结构变化模型和浆体浓度差所产生的渗透压模型。研究结果表明,微、细、粗集料分别以20%、30%、50%(质量分数)为最佳取代率的再生混凝土路面砖的质量损失率为1.5%,抗压强度损失率为10.0%,较基准组有所降低,但较大程度上提高了花岗石废料的利用率,且满足试验标准和路用性能的基本要求。微观分析结果表明,浆体水化产物中较高的钙矾石含量使混凝土微裂缝富集,最终形成宏观裂缝导致冻胀破坏,所建立的模型揭示了外界水的侵入引起体积膨胀、毛细孔与凝胶孔中浆体浓度差所产生渗透压引起的膨胀性应力是致使冻融损伤发生的真正原因。     

北方微冻地区海工高性能混凝土耐久性研究

研究了北方微冻地区某跨海大桥所采用的高性能混凝土体系的耐久性能,采用电量法及RCM法对高抗氯盐侵蚀混凝土进行了评价;采用了快速冻融法及硬化混凝土气泡间距系数综合评价抗冻融破坏的高性能混凝土。根据研究结论可知,大掺量矿物掺合料及适量的引气剂是改善北方微冻地区海工混凝土耐久性的有效措施。     

Li2O—BaO—SiO2系统电极玻璃的研究

测定了Ｌｉ２Ｏ－ＢａＯ－ＳｉＯ２系统的玻璃形成范围和结晶相，得到了等水溶性和等膨胀系统曲线。这些图解指出高化学稳定性和低膨胀系数仅限于高ＳｉＯ２含量区，增加Ｌｉ２Ｏ含量，化学稳定性很快变坏。此外，还研究了玻璃电极的电阻和成分之间的关系。     

基于改进物元可拓模型的水工混凝土耐久性影响因素分析

我国西北盐渍地区长距离输水工程由于冻融、干湿、盐侵等作用,对水工混凝土耐久性产生不利影响,直接影响输水稳定性及工程的安全运行与效益发挥。本文以甘肃省引大入秦工程输水建筑物为背景,基于室内加速试验,针对干湿-冻融和干湿-冻融-盐侵两种工况,研究质量损失率、抗压强度损失率、相对动弹性模量等耐久性指标变化情况,采用改进物元可拓模型综合分析矿粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯4种因素对水工混凝土耐久性的影响程度,并将计算结果与试验结果、实际状况开展比对分析。结果表明:在干湿-冻融工况中,粉煤灰对于水工混凝土耐久性的影响较矿粉、引气剂、聚丙烯显著,而在干湿-冻融-盐侵工况中,聚丙烯的影响最为显著,且最为敏感;采用改进物元可拓模型综合分析以上4种影响因素,影响程度依次为聚丙烯(3.450 9)＞粉煤灰(2.509 0)＞矿粉(2.447 2)＞引气剂(2.232 5),且根据等级变量特征值的大小可判断大循环后混凝土试块的状态,与实际状况相符。因此改进物元可拓模型可以综合分析盐渍区水工混凝土耐久性的影响因素,具有一定的实用价值。