纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土改性机理及力学性能研究

以纳米SiO₂分散液浸泡法改性再生粗骨料，通过宏观力学和微观结构分析，揭示了纳米SiO₂改性再生粗骨料的机理，研究了纳米SiO₂分散液浓度、浸泡时间对再生粗骨料混凝土强度的影响规律。试验结果表明：随着纳米SiO₂分散液浓度与浸泡时间的增加，再生粗骨料(RCA)吸水率与压碎值显著下降。最终得到的最优改性条件为2%纳米SiO₂分散液浓度和浸泡时间48 h，在此条件下再生粗骨料混凝土的28 d抗压强度较未改性再生粗骨料混凝土(RAC)提升了31.8%，达到天然粗骨料混凝土的87.8%；弹性模量提升了43.7%，达到天然粗骨料混凝土(NAC)的93%；抗折强度较天然粗骨料混凝土高出5.7%，当纳米SiO₂分散液浓度超过2%且浸泡时间多于48 h，会因纳米粒子聚集对改性效果产生负面影响。最终通过扫描电子显微镜(SEM)成像与差热-热重分析(DSC)证实了纳米SiO₂改性再生粗骨料混凝土性能提升的机理。     

轴压荷载对半浸泡混凝土硫酸盐侵蚀的影响

为进一步研究在实际工程中半浸泡环境下,混凝土暴露在空气中的部分遭受更为严重的侵蚀破坏现象,对比吸附区与浸泡区的劣化规律差异,设计了五种轴压比(0,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5)和两种浓度的硫酸盐溶液(5%、10%)耦合作用下混凝土长期半浸泡和干湿循环试验,并设置全浸泡作用下的混凝土作为对照,对比吸附区和浸泡区的劣化规律差异,分析不同轴压荷载与硫酸盐浓度对质量、相对动弹性模量和抗压强度的影响。试验结果表明:相同龄期时所有组合吸附区混凝土的劣化程度均大于浸泡区以及全浸泡作用下的混凝土;低应力比在侵蚀龄期前期具有一定的抑制劣化的作用,较高的应力比和较大的硫酸盐浓度对试件的劣化具有明显的促进作用;在0. 2和0. 3轴压比的轴压荷载与5%浓度硫酸盐耦合作用下试件在300 d龄期的相对动弹性模量下降了12%和7%,在轴压比为0. 5的轴压荷载与5%、10%浓度硫酸盐组合下则分别下降至38%和42%。     

轴压与硫酸盐耦合作用下混凝土强度劣化机理

为研究混凝土结构荷载与环境耦合作用下的混凝土性能劣化时变规律,对不同应力比的轴压荷载与不同浓度的硫酸钠溶液直接耦合作用下的混凝土强度劣化和微观机理进行了研究,轴压应力比取0%,15%,30%和45%,硫酸钠溶液浓度(质量分数,下同)取0%,5%和10%.结果表明:45%应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合对混凝土强度的劣化有显著促进作用;30%及以下应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合对混凝土强度的劣化有一定抑制作用,其中30%应力比的轴压荷载抑制作用最为显著;相比5%浓度的硫酸钠溶液,10%浓度的硫酸钠溶液对混凝土的劣化有显著加速作用.微观机理研究表明:轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,30%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区劣化最轻,15%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区损伤稍大于30%应力比作用下,45%应力比作用下混凝土试件的界面过渡区损伤劣化最严重;耦合作用下,微裂缝处的钙矾石和石膏等物质对界面过渡区的填充密实作用较小;随着侵蚀龄期的增加,界面过渡区微裂缝的劣化逐渐加重;在高应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,界面过渡区的劣化对混凝土性能影响更显著;在低应力比的轴压荷载与硫酸钠溶液耦合作用下,界面过渡区的劣化对混凝土性能影响不明显.     

改性再生骨料对混凝土基本力学性能的影响

再生混凝土因为再生骨料的吸水率大、含泥量高、压碎值指标低等原因导致其强度低而没有得到广泛的应用。本文通过用不同浓度的水玻璃与聚乙烯醇(PVA)溶液对再生粗骨料浸泡改性,来提升再生混凝土强度。结果表明5%水玻璃溶液浸泡1 h与0.5%聚乙烯醇溶液浸泡1 h,再生混凝土强度有明显提升。     

水玻璃对混凝土再生骨料的强化试验研究

通过用不同浓度的水玻璃溶液对混凝土再生骨料进行不同时间的浸泡试验，研究了水玻璃对再生混凝土骨料的强化作用，结果表明：用浓度为5％的水玻璃溶液浸泡混凝土再生骨料1h，对再生骨料混凝土强度有明显的提高作用。     

纳米SiO_2改性再生混凝土试验研究

通过纳米SiO_2溶液、PVA溶液、水玻璃溶液及水玻璃溶液+PVA溶液浸泡再生粗骨料和在再生混凝土中掺入纳米SiO_2等方法对再生混凝土的改性进行了试验研究。结果表明,浓度为0.5%的PVA溶液和浓度为5%的水玻璃溶液浸泡再生粗骨料时改性效果较好,再生混凝土强度分别提高约7.2%、23.7%;水玻璃浓度为3%时水玻璃溶液+PVA溶液改性效果较好;纳米SiO_2溶液浸泡改性后再生混凝土强度较未改性时增加约4.4%;纳米SiO_2掺量较低时,再生混凝土强度较未掺纳米SiO_2时略有增加。     

偶联剂处理对黄麻纤维结构及性能的影响

为探索黄麻纤维在纤维增强复合材料中加大应用的可能性,用无水乙醇作溶剂,配置系列浓度梯度为0～4%、间隔为1%的硅烷偶联剂溶液,加入2g用10%氢氧化钠处理2h的黄麻纤维,浸泡时间分别为1h、2.5h、4h,干燥24h,研究使用偶联剂浸泡时间和偶联剂浓度对黄麻纤维结构和性能的影响。结果表明：用2%的硅烷偶联剂溶液浸泡2.5小时是偶联剂处理的最佳条件;黄麻纤维经过偶联剂处理后,结构呈松散状,且热失重最小。     

耐碱玻纤的优选及其对高性能混凝土性能的影响

通过碱溶液浸泡和胶砂强度试验,从8种耐碱玻纤中优选出了1种综合性能相对较好的耐碱玻纤,在此基础上,研究了耐碱玻纤的体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.20%、0.40%、0.80%）和养护制度（蒸汽养护56 h、标准养护7 d）对C80、C95高性能混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明：TS耐碱玻纤在碱溶液中浸泡96 h后表面无裂痕,且掺TS耐碱玻纤胶砂的28 d抗折、抗压强度相对较高;随着TS耐碱玻纤掺量的增加,C80、C95混凝土的工作性和抗压强度下降,抗折强度基本呈增大趋势;蒸汽养护试件的抗压、抗折强度比标准养护试件的高。     

毛细作用下硫酸钠半浸泡水泥基材料抗氯离子渗透性研究

硫酸盐和氯盐复杂盐蚀环境中的服役结构会受到两者产生的耦合作用。研究毛细作用下硫酸钠半浸泡混凝土试样的抗氯离子渗透性能,设计不同水灰比、不同硫酸钠溶液浓度的砂浆毛细上升试验,测试硫酸钠半浸泡混凝土试样的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和氯离子电通量。结果表明:硫酸钠半浸泡混凝土抗氯离子渗透性能劣化,前期劣化严重,随着半浸泡时间的延长,抗氯离子渗透性能有所回升,但依然比未浸泡试样的差。结合微观测试结果可知,混凝土抗氯离子渗透性能劣化的主要原因是:前期,在毛细作用下硫酸钠溶液填充了混凝土孔隙,减弱了固化氯离子的结合能力,释放了较多自由氯离子,从而增大了氯离子的扩散量;后期,随着浸泡时间的延长和环境湿度的变化,孔隙中的硫酸钠溶液过饱和后,形成无水Na_2SO_4和Na_2SO_4·10H_2O结晶体的混合物,结晶混合物沉淀于孔壁,部分阻碍了氯离子的扩散,从而减缓了抗氯离子渗透性能的劣化。硫酸钠溶液浓度超过5%以后,随着硫酸钠溶液浓度的升高,毛细上升速度减缓,混凝土抗氯离子渗透性能相应提高。硫酸钠溶液半浸泡下,水泥基材料毛细上升快慢可作为衡量混凝土抗氯离子渗透性能好坏的指标。硫酸钠和氯化钠的复合溶液对硫酸钠毛细上升有延缓作用,会改善混凝土的抗氯离子渗透性能。     

再生粗骨料混凝土硫酸盐侵蚀的损伤模型研究

据再生粗骨料混凝土超声声速和相对动弹性模量的关系,研究了在不同浓度硫酸钠（2%、5%、10%）和氯化钠-硫酸钠混合溶液（0、2%、5%、10%氯化钠+5%硫酸钠）浸泡环境中,不同粗骨料取代率水平（0、30%、50%、70%、100%）下的再生粗骨料混凝土硫酸盐侵蚀损伤的规律;利用复合函数拟合得到了不同硫酸盐溶液浸泡下再生粗骨料混凝土的损伤演化方程,分析了取代率、硫酸钠浓度和氯化钠浓度等因素对再生粗骨料混凝土损伤劣化的影响规律。     

含水率对不同强度等级混凝土力学性能的影响试验研究

通过调整不同浸泡时间（0、2、5、24、120 h）来研究C20、C30及C40混凝土的含水率，并研究了含水率对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、应力-应变的影响规律。结果表明：随浸泡时间的延长，混凝土的含水率总体表现出前期快速增加，后期缓慢增加，120 h时基本达到饱和状态；混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度均随含水率的增加呈降低趋势，含水率的影响作用显著；在饱和状态下，混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度较干燥状态时的最大降幅分别达36.35%、32.36%；相对较低强度等级混凝土的力学性能对含水率的敏感性更强；随着含水率的增加，混凝土的单轴抗压及劈裂抗拉峰值应变呈下降趋势，单轴抗压及劈裂抗拉应力-应变曲线的上升段斜率逐渐增大。     

混凝土废浆水对C30混凝土性能的影响

本文以7.5%浓度的混凝土废浆水为研究对象,研究了掺废浆水0%、20%、40%、60%、80%和100%对C30混凝土工作性能、抗压强度和早期抗裂性能的影响。研究表明:混凝土废浆水掺量不超过60%时,混凝土工作性能略有改善,早期抗压强度略有增加,早期抗裂性能略有降低;掺量超过60%时,工作性能略有下降,28d强度有5%下降,同时早期抗裂性能进一步降低;掺量超过80%时,混凝土工作性下降明显;早期抗裂性能下降明显。本试验条件下,C30混凝土的混凝土废浆水掺量不宜超过60%(浓度为7.5%)时,混凝土工作性能、抗压性能和早期抗裂性能满足要求。     

盐渍土地区混凝土硫酸盐腐蚀加速试验制度评价

采用同一强度等级、同一尺寸的混凝土试件进行不同干湿循环制度的加速硫酸盐腐蚀试验,寻求适合于试验室进行的快速硫酸盐腐蚀干湿循环制度。结果表明:混凝土在循环制度二下试件分别在3种不同的浸泡液A、B、C中浸泡4 h,然后在烘箱中100～105℃烘干4 h,每8h作为一个循环,1d可进行三个循环。ω1能反映混凝土性能劣化或失效的过程,ω2也能反映混凝土性能劣化的状态,ω1和ω2对混凝土性能劣化状态的评定结果一致性较好,在试验室进行混凝土耐硫酸盐检测时,建议采用制度二的干湿循环能够有效缩短试验时间。     

硫酸盐碳酸氢盐复合侵蚀下C60混凝土强度损伤规律试验研究

制作C60混凝土试件,分别浸泡在15%Na2SO4和10%Na2SO4与5%NaHCO3两类盐害溶液中360天,定期测试混凝土试件的抗压强度和抗折强度,分析抗压强度和抗折强度损失率,并对浸泡试件进行电镜扫描。试验结果表明在两类腐蚀环境中混凝土强度都经历了强度增长期和强度下降期,Na2SO4与NaHCO3复合溶液中混凝土强度损失率大于单一Na2SO4溶液。     

石粉对轨道交通工程用机制砂混凝土性能的影响研究

研究了石粉含量对轨道工程用C20、C35、C50机制砂混凝土性能的影响及石粉含量的合理范围。结果表明：对于工作性和抗压强度,机制砂混凝土的强度等级越高,石粉的最佳含量越小,C20机制砂混凝土的石粉含量宜为10%～20%,C35宜为5%～10%,C50宜为5%以内;对于早期抗裂性能,C35机制砂混凝土的石粉含量宜控制在3%～7%,C50宜控制在5%以内;对于抗氯离子渗透性能,C35机制砂混凝土的石粉含量宜控制在5%～15%,C50机制砂混凝土的性能受石粉含量的影响较小;对于抗冻性能,当石粉含量在5%以内时,C35机制砂混凝土的抗冻性能变化不明显,超过5%后,抗冻性能下降,石粉含量对C50机制砂混凝土抗冻性能的影响不明显。     

Ca(OH)2预浸泡浓度对碳化增强再生骨料混凝土性能的影响

将产量逐年递增的建筑固废进行加工,生产再生骨料替代天然骨料,可以消耗建筑固废,减少矿产资源开采。采用CO₂加速碳化再生粗骨料,可提高其吸水率和压碎指标,同时还能起到固碳作用,有利于助力碳中和。为了提高碳化效率,将再生粗骨料浸泡于Ca(OH)₂溶液进行预处理,并研究不同浸泡浓度对再生粗骨料及其所制备的再生骨料混凝土性能的影响。结果表明：Ca(OH)₂溶液浸泡浓度为4 mol/kg时,碳化效果最优,再生粗骨料的吸水率和压碎指标比未处理时,分别提高了10.4%和9.4%,所制备的再生骨料混凝土的28 d抗压强度和劈裂抗拉强度则分别提高了8.4%和18.6%。     

冰冻-氯盐循环下铁尾矿砂混凝土耐久性

为研究冬季使用除冰盐地区与冻融交替循环耦合作用下铁尾矿砂混凝土的耐久性能,配制质量分数为1%、3%、5%、7%、9%的Na Cl溶液,进行加速冻融循环试验,量测混凝土内部氯离子浓度分布以及不同盐冻循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度。结果表明:冻融循环加剧混凝土内部氯离子的扩散,氯离子集中区域由2.5～7.5 mm扩大到了2.5～17.5 mm,其质量损失率与盐冻循环次数成正比,相对弹性模量与盐冻循环次数成反比,抗压强度与盐冻循环次数成反比,其变化程度大小均表现为3%NaCl溶液5%NaCl溶液7%NaCl溶液1%NaCl溶液9%NaCl溶液。     

碱处理稻草纤维对透水再生混凝土力学性能的影响及路用实践

采用NaOH溶液对稻草纤维进行改性,研究NaOH溶液浓度及浸泡时间对改性稻草纤维性能的影响,确定最佳改性方案;在此基础上研究了改性稻草纤维掺量及纤维形态对透水再生混凝土透水系数、力学性能以及抗冻性能的影响,并在试验路段进行铺设。结果表明,NaOH溶液的最佳浓度为4%,最佳浸泡时间为12 h。随改性稻草纤维掺量增加,透水再生混凝土的透水系数有所增大,其中丝状改性稻草纤维掺量为4.8 kg/m³时透水系数达到最大,为8.22 mm/s;透水再生混凝土的抗压强度呈下降趋势,而劈裂抗拉强度、拉压比和抗冻性能均有所提高。试验路段验证了透水再生混凝土的强度和透水性能的整体效果良好。     

纳米SiO2改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。     

石粉掺量及养护温度对机制砂混凝土性能影响研究

以机制砂混凝土试块为试验对象，分别掺入5%、10%、15%的石粉掺量，观测其在不同养护温度下的抗压强度和孔径分布，研究石粉掺量及养护温度对混凝土强度和微观结构的影响。为更直观反映其对混凝土微观影响，采用核磁共振设备对不同掺量的混凝土试块进行测试。试验结果表明：在同一龄期时，3种石粉掺量中10%石粉掺量的混凝土抗压强度最高，同时10%石粉掺量混凝土的总孔隙率更低，最可几孔径左移，优于其他两种石粉掺量的混凝土孔径分布；相同龄期，负温养护较标准养护孔结构劣化明显，大孔较多，曲线首峰峰值较高。从机理上分析，石粉颗粒较小，促进流动性以及和易性，同时微集料作用，优化孔隙。负温养护温度接近水的冰点，水的黏滞性增大，减慢了水化速率，导致混凝土强度降低，孔隙劣化。