污水环境对水泥土力学性能的影响试验研究

由于多数地下水泥土工程直接与地下腐蚀性介质环境接触,必将导致水泥土材料的逐步劣化甚至失效破坏。以某市区工地附近明渠排放的污水作为侵蚀性介质,制作了不同水泥掺量的水泥土试件,通过对比试验,研究了污水环境和清水环境下不同水泥掺量、不同龄期的水泥土抗压强度和抗剪强度。结果表明,在污水或清水环境下,相同水泥掺量水泥土30 d 龄期的抗压强度几乎相等,随着龄期的增加其抗压强度均逐步增大,但污水环境下其抗压强度增长的幅度明显小于清水环境,90 d 后清水环境的水泥土抗压强度不再增长,而污水环境的抗压强度开始降低;污水环境和清水环境下的水泥土内摩擦角和黏聚力随龄期、水泥掺量的增加均逐步增大,污水环境下龄期90 d后的内摩擦角和黏聚力均开始降低。     

硬化水泥浆的交流阻抗和介电性能研究

采用不同的水灰比,制备系列的水泥净浆试件.采用自动液压试验机测试净浆试件的力学性能,用安捷仑HP4294A阻抗分析仪测定其电性能,同时通过扫描电镜观察分析其微观结构.测试结果表明,硬化水泥浆的电性能如阻抗、电容随试件水灰比及龄期变化呈一定规律变化.随着测试频率的增加,硬化水泥浆的阻抗和电容值逐渐降低,对于养护28 d龄期的试样,随着水灰比增大,硬化水泥浆的阻抗值逐渐降低,而电容值逐渐增大,抗压强度随水灰比的增大而降低.硬化水泥浆的力学性能与电性能之间存在一定的相关性,养护龄期较长时结构比较致密,其电性能测量值比较稳定,规律性较好.     

不同水胶比及粉煤灰掺量混凝土的耐久性能

为研究不同水胶比和粉煤灰掺量混凝土的耐久性能,采用质量损失和相对动弹性模量作为试件耐久性评价指标,对三种粉煤灰掺量和水胶比的混凝土试件在自然浸泡、冻融循环、干湿循环条件下的耐久性能进行了实验研究。结果表明:混凝土中粉煤灰掺入比控制在0.15、水胶比控制在0.3时,混凝土的抗腐蚀性、抗干湿环境和抗冻融环境性能最强,实际工程中可以优先考虑;三种环境条件下,冻融环境对混凝土耐久性能损坏最为突出。     

不同盐腐蚀环境下混凝土孔结构研究

采用压汞法测试硬化后混凝土的孔结构参数,以不同腐蚀环境下腐蚀前后混凝土的孔结构为研究对象,以基准混凝土作对比,研究了矿物掺合料对混凝土孔结构及其抗腐蚀性能的影响,探讨混凝土在不同盐腐蚀环境下孔结构在腐蚀前后的关系。结果表明:掺入粉煤灰和磨细矿渣或提高掺量均减小了混凝土的最可几孔径,改善了孔结构分布。不同腐蚀环境下,氯盐环境下腐蚀后的总孔隙率等孔结构参数小于复合盐环境下的,模拟海水环境下的最大。随着腐蚀龄期的增长,有害孔百分比增加速率最大。     

碳化对钢渣-水泥-CaO-MgO砂浆强度和微观结构的影响

以钢渣粉为主要胶凝材料,掺入MgO,CaO和水泥等材料制备砂浆试件,经碳化养护后测试其抗压强度及微观结构,并研究碳化后砂浆试件的强度变化机理.结果表明:经碳化处理后,砂浆试件抗压强度显著提高,碳化1d后即提高3.9~6.8倍,且砂浆试件碳化时间越长,碳化程度越高,其抗压强度也越高;CaO和MgO的掺入有利于碳化后砂浆强度的提高,当掺入5%(质量分数)CaO和15%(质量分数)MgO时,碳化14d后砂浆试件抗压强度最高,可达71.6MPa;碳化过程中生成了大量碳化产物——方解石CaCO3(碳酸钙镁CaxMg1-xCO3)和文石CaCO3,碳化产物填充孔隙、改善了颗粒界面结构,使得砂浆试件孔隙率降低,抗压强度得以提高.     

海水对混凝土中钢筋锈蚀的影响研究

采用交流阻抗谱检测掺加不同粉煤灰、矿粉的混凝土中钢筋的腐蚀电流密度,研究了在海水侵蚀条件下掺加不同掺合料混凝土试件钢筋的锈蚀情况,探讨了混凝土中钢筋处的温湿度变化以及钢筋种类对钢筋锈蚀的影响。结果表明:掺入粉煤灰和矿粉试件比未掺加掺合料的C30试件,更不易腐蚀,掺合料的加入改善了试件的抗渗透性能,对钢筋起到了保护作用,掺入30%的粉煤灰或30%矿粉比掺入15%的粉煤灰或15%矿粉抗渗透性能更好,同时掺入粉煤灰和矿粉的双掺试件FS相比未掺与单掺试件抗渗透效果更加明显,即耐腐蚀性能更强;随着干湿循环次数的增加,浸泡时湿度随之升高,之后达到100%平稳不变,浸泡时温度的变化由于受外界环境温度的变化影响无明显变化规律,烘干时湿度呈现先下降后上升的趋势,烘干时温度随着干湿循环次数的增加明显上升;相同的配合比,经过相同的腐蚀周期与环境,使用建筑螺纹钢的钢筋混凝土试件比使用建筑圆钢的钢筋混凝土试件腐蚀程度更低。     

氯氧镁水泥交流阻抗研究

制备不同配合比的氯氧镁水泥试件,采用压力机测试不同龄期试件的力学性能,用恒电位仪分析试件不同龄期的电性能,同时通过扫描电镜分析其微观结构。结果表明:养护1 d试件的交流阻抗谱不呈现Randles状,养护7 d才呈Randles状,这和硅酸盐水泥有所差别,不同配合比的氯氧镁水泥试件的交流阻抗谱也有较大的差异,随着n(MgO)/n(MgC12)的增大,试件的阻抗值逐渐增大,微观结构变的致密,力学性能也变好。试件的力学性能和微观结构与其交流阻抗谱有一定的相关性。     

污水环境下水泥净浆、砂浆、混凝土腐蚀相关性

采用高浓度强化污水对同水灰比水泥净浆、砂浆、混凝土试件进行了加速腐蚀研究,通过对比质量、强度等宏观性能及微观结构,探究其劣化本质及腐蚀相关性。结果表明:污水环境下各组试件间劣化关系随时间呈指数变化。在腐蚀初期,净浆试件溶蚀严重,而混凝土与砂浆试件的劣化程度相差不大,但此后随着骨料逐渐脱落导致耐腐蚀性降低,特别是混凝土试件。污水腐蚀3个月后,砂浆质量损失不及净浆一半,抗折与抗压强度耐蚀系数也均最高,说明其不仅表面腐蚀轻微,内部缺陷也较少。故采用非标准试件进行污水中的劣化行为研究时,需根据它们之间的相关性以及腐蚀时间进行换算分析。     

硫酸盐侵蚀环境中EVA砂浆的耐久性能研究

将标养28 d的EVA热熔胶胶砂试件、承受了30%极限弯曲荷载的标养试件(预损伤试件)及加热修复后的预损伤试件放进0、0.3%、3.0%、10%的硫酸钠溶液中浸泡,通过比较试件浸泡前后抗折强度和质量的变化衡量了热熔胶的修复性能并通过强度衰减理论建立了EVA水泥基材料关于热熔胶掺量及浸泡浓度的耐久性寿命预测模型。结果表明,修复后的预损伤试件的质量的变化比标养试件及未修复的预损伤试件小,抗折强度均比无损伤的标养试件高。通过水泥基材料寿命预测模型计算,经加热修复后的EVA预损伤试件在硫酸盐侵蚀环境中的寿命均超过200年。     

城市污水专用杀菌剂的复配及其在混凝土中适用性研究

基于城市污水对混凝土的微生物腐蚀作用机制,检测了7种单一杀菌剂以及复配的三合一杀菌剂对强化污水中产酸菌和硫酸盐还原菌的灭杀效果及时效性,并研究了将优选杀菌剂掺入混凝土中对其流动性及强度的影响。结果表明,单一品种杀菌剂作用效果有限,基于优选的铜酞菁、戊二醛、溴化钠及四羟甲基硫酸磷这4种杀菌剂复配的三合一杀菌剂,当其掺量为750 mg/L时杀菌率接近100%,且时效性好,掺入60 h后杀菌率仅降低了0.3%。当把杀菌剂作为功能组分掺入混凝土时,铜钛菁无论对混凝土流动性还是强度均有一定程度提高,四羟甲基硫酸磷和戊二醛的掺量不宜超过0.1%,溴化钠的掺入则会降低混凝土强度。复配的三合一杀菌剂中,铜四戊和铜戊溴应用效果最佳,不仅对混凝土的流动性和强度均无不利影响,甚至还会有所改善,非常适合作为外加剂掺入混凝土中来提高其在污水环境下的耐微生物腐蚀性。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

高温水热养护砂浆的硫酸盐早期侵蚀特征研究

为了考察硫酸盐环境中高温水热养护砂浆的早期性能劣化特征,采用六种不同C_3A含量的水泥制备成砂浆试件(水胶比为0.45),置于60℃的高温水热环境中养护3d后浸泡于10000mg/L硫酸钠溶液中进行了210d浸泡试验。测试了不同侵蚀龄期试件的变形性能及弹性模量。结果表明,随着侵蚀龄期的延长,不同C_3A含量的高温水热养护砂浆试件呈现出先收缩后不断膨胀的规律,而试件的弹性模量则逐渐增大;砂浆试件的长度变化和侵蚀龄期间满足一元二次多项式关系。在210d的硫酸盐侵蚀浸泡条件下,经高温水热养护的高抗硫酸盐水泥砂浆不能有效提高试件的抗硫酸盐侵蚀性能。     

硅灰对钢纤维混凝土力学性能及结构特征的影响

在混凝土基准配合比相同的情况下,掺入体积掺量为0~1.2%的钢纤维以及取代水泥质量为0~12%的硅灰,测试了标准养护28d钢纤维硅灰混凝土的抗压、抗折及劈裂强度,并通过氮吸附实验测试得到了混凝土孔结构特征参数,分析了硅灰对钢纤维混凝土力学性能及孔结构特征的影响。结果表明,对于钢纤维混凝土,随着硅灰的掺入,其抗压、抗折及劈裂强度显著提高,且硅灰掺量越高,提高幅度越大。在测试与分析的基础上,建立了混凝土28d抗折强度与钢纤维、硅灰掺量之间的定量关系,并预测了硅灰和钢纤维对混凝土28d抗折强度的影响趋势。     

掺沥青水泥石的抗硫酸钠腐蚀性能

研究了掺沥青水泥石的抗硫酸钠腐蚀性能.测试了掺沥青水泥石浸泡于水和硫酸钠溶液中的质量变化和强度损失,并利用XRD,SEM手段研究了经上述2种浸泡溶液浸泡后掺沥青硅酸盐水泥水化产物的组成、结构和形貌.结果表明,沥青对提高水泥石抗硫酸钠腐蚀性能有一定的作用.当沥青含量为4%（体积分数）时,水泥石抗硫酸钠腐蚀能力最强,抗压强度最大,并且其内部结构也有所改善.     

不同溶液环境下钢纤维混凝土试件之间的尺寸效应

以研究钢纤维混凝土试件之间的尺寸效应为目的,通过试验,对不同尺寸试件在腐蚀龄期内的抗折强度和抗压强度进行测试,按照定义的抗压和抗折强度尺寸效应计算方法,研究不同浸泡环境下试件之间的尺寸效应值。结果表明,不同环境下,相同尺寸棱柱体试件的折后抗压强度折算到标准试件抗压强度的尺寸换算系数是相同的,不同尺寸的棱柱体试件及其标准试件的抗压强度尺寸效应值分别为0.94、0.86、1.00;其抗折强度尺寸效应值分别为0.73、0.77、1.05。本工作为在腐蚀试验中采用小尺寸试件代替标准尺寸试件提供可靠的理论依据。     

憎水剂对加气混凝土强度及吸水性能的影响

加气混凝土吸水率高,使得其强度降低。为了改善加气混凝土性能,研究不同类型的内掺及外涂憎水剂对加气混凝土性能的影响。将经憎水剂处理后的加气混凝土放入水中,测试加气混凝土7d及28d的抗折强度、抗压强度及在不同浸泡时间的吸水率,并结合SEM对于其机理进行分析。结果表明:憎水剂提高了加气混凝土的强度,降低了加气混凝土的吸水率;内掺憎水剂对于加气混凝土的性能改善优于外涂憎水剂。测试掺入了憎水剂的加气混凝土微观结构,内掺型憎水剂降低加气混凝土吸水率,原因是优化了加气混凝土中的孔结构,使孔尺寸变小且分布均匀,同时连通的毛细孔减少。     

高性能混凝土在卤水环境下强度变化规律的探究

试验研究了高性能混凝土试件在早龄期标准养护、水环境养护、卤水环境养护下抗压、抗折强度的变化规律,以及混凝土试件在水环境、卤水环境下腐蚀2年内其抗压、抗折强度随服役期的变化规律。研究结果表明:在低龄期下,抗折强度呈现先增后减的趋势,且28d龄期值大于3d龄期;抗压强度呈现先减后增的趋势,3~7d抗压强度降低较多,但水环境下比卤水环境下的7~28d抗压强度增长多;在卤水腐蚀环境下混凝土的抗折与抗压强度在0.5~1.0年、1.0~1.5年、1.5~2.0年这3个时间段内的变化与腐蚀影响能力同时存在,但抗折强度在服役期内表现为增强,抗压强度表现为降低;标号为Ca50z高性能混凝土试件的配合比为最佳,表现出良好的抗腐蚀性。     

废纸纤维对砂浆早期收缩及孔结构的影响

将废纸纤维掺入砂浆,研究了废纸纤维对砂浆力学性能、早期收缩性能及孔结构的影响.绝干废纸纤维掺量分别为水泥质量的1%和2%,以湿混方式与水泥混合成型为砂浆样品,并分别采取标准环境和密封环境进行养护.结果表明:在砂浆水灰比(质量比)0.30,且密封养护环境下,掺入废纸纤维并不能改善砂浆韧性,反而增大了砂浆的累计孔体积,导致其自收缩率增大;当水灰比升至0.40时,掺入废纸纤维可显著改善砂浆韧性,且当废纸纤维掺量为水泥质量的1%时,砂浆的折压比σF/σC最高,累计孔体积最小,抗收缩能力增强;与密封养护环境对比,标准养护环境下掺入废纸纤维未降低砂浆的早期收缩性能,但减小了砂浆的后期膨胀,并随着纤维掺量的增加,砂浆膨胀约束效果趋好.     

玄武岩纤维再生混凝土硫酸盐侵蚀后力学性能试验研究

针对工程中的硫酸盐侵蚀和再生混凝土耐久性问题,利用玄武岩纤维的增强和耐腐蚀特性,对玄武岩纤维再生混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能进行研究,分析了不同再生骨料取代率和玄武岩纤维掺量对再生混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能的影响,对比分析了不同干湿循环次数后混凝土的抗压强度、弹性模量和峰值应变变化情况,得到了再生混凝土硫酸盐侵蚀后的破坏形式和力学参数。引入叠加效应系数K分析了再生混凝土荷载-位移全过程曲线及其破坏机理。结果表明,再生骨料取代率和玄武岩纤维掺量明显影响受硫酸盐侵蚀后混凝土的抗压强度,但对弹性模量的影响较小;硫酸盐侵蚀对混凝土界面过渡区造成的影响使得立方体试件和圆柱体试件的破坏模式差别较大。同时发现,掺入纤维可显著提高再生混凝土峰值应变及变形能力,但对其弹性模量的提高影响较小。通过K值的引入和计算发现,掺入纤维和冻融循环次数的增加会降低纤维再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。     

提升水泥砂浆耐酸性能的防护技术研究

采用普通硅酸盐水泥、磨细矿渣和粉煤灰等原材料配制了水胶比和矿物掺合料掺量不同的4种砂浆试件,并使用环氧防护涂层对其中1种砂浆进行表面防腐涂刷。将成型的砂浆试件分别浸泡于不同pH值的硫酸溶液中。对比研究了各龄期砂浆的质量变化率和强度变化率以及不同砂浆在侵蚀试验后的表面微观形貌。结果表明,硫酸溶液对水泥砂浆有严重的腐蚀作用,在pH值较低的强酸溶液中,通过降低水胶比的方式并不能显著提升砂浆的抗酸侵蚀能力;含大掺量矿物掺合料的砂浆,其耐酸腐蚀性能有明显提升;pH≥3的中强酸和弱酸环境对水泥基材料的侵蚀作用会有明显减弱;采用环氧涂层可较大幅度提升水泥砂浆的耐酸腐蚀性。