基于核磁共振的粉煤灰混凝土水和气体渗透性与孔结构的研究

以自主设计加工的一种试验装置,测定了粉煤灰混凝土的水和气体渗透系数;同时,以核磁共振(NMR)技术测试了试验混凝土的孔隙率及其孔径分布等微观结构参数。分析了粉煤灰掺量对混凝土的水、气体渗透性及微观结构参数的影响,以及粉煤灰混凝土水和气体渗透性与其微观结构参数之间的关系。试验结果表明掺量在40%以内时,混凝土的水和气渗透系数均随粉煤灰的掺量增加有较明显的降低,但降低混凝土气体和水渗透性的最佳掺量分别是30%和40%;不同的粉煤灰掺量导致混凝土内孔径分布的变化,主要体现在不同孔径大于10 nm孔的分布;相较于总孔隙率,混凝土中不同孔径的贡献孔隙率可以更直观地反映微毛细孔(10～100 nm)和大毛细孔(100～1000 nm)对粉煤灰混凝土的水和气体渗透性的不同影响;混凝土中的微毛细孔和大毛细孔的贡献孔隙率与其气体渗透系数之间关系,比其与水渗透性之间的关系更加紧密。     

模拟雨水下堵塞材料对透水混凝土渗透性的研究

作为一种高透水材料,透水混凝土因其孔隙易被堵塞、渗透性降低,影响其性能和使用。针对透水混凝土的堵塞问题,使用了一种常水头试验装置。为了研究真实情况下雨水径流对透水混凝土渗透性的影响,模拟了雨水径流中砂的级配,并将其作为堵塞材料用于透水混凝土的渗透性影响研究。利用再生骨料替代天然骨料制备了透水混凝土,以归一化渗透系数作为指标,对3种不同孔隙率的透水混凝土进行堵塞实验,研究了不同加砂次数对其渗透性的影响。当孔隙率为15%时,第一次加入堵塞材料后,其归一化渗透系数折减最大,而当孔隙率为25%时,前几次加入的堵塞材料对其渗透性的影响较小。试验结果表明,堵塞物相同时,加砂后透水混凝土的归一化渗透系数与透水混凝土孔隙率成正比,与堵塞次数成反比。     

掺淤砂混凝土力学行为与微观孔结构特征研究

含初始缺陷的混凝土,其孔结构具备多尺度特性,基于多尺度理论改变孔结构对增强混凝土力学性能具有重要意义。采用试验和理论分析手段,设计不同淤砂掺量的混凝土配合比方案,利用NMR、SEM检测技术及PCAS分析软件对掺淤砂混凝土力学性能和微观特征进行了分析研究。结果表明：掺淤砂混凝土抗压强度随淤砂掺量先增大后减小,淤砂有效掺量区间为10%～20%;抗压强度与总孔隙率保持良好的线性关系,对于各尺度孔隙率来说,10～100 nm孔径孔隙结构对抗压强度影响最为显著;淤砂掺量增加,凝胶孔的孔隙结构有转优的趋势,但孔隙率增大,孔洞体积变大,均匀分布的孔洞使凝胶体形成“网状结构”,胶凝效应弱化,导致混凝土的大孔径占比由大变小,强度反而降低。     

再生透水混凝土基本性能与孔隙特征的研究

以水灰比0. 3、再生骨料粒径9. 5～19. 5 mm制备再生透水混凝土,研究了不同设计孔隙率(16%、18%、20%、22%、24%、26%)下再生透水混凝土实测孔隙率、抗压强度、透水系数变化规律;在此基础上,对试块进行切片、拍照、灰度化处理,基于Image法对平面孔隙分布进行提取、计算,从细观层面上分析了平面孔隙率、孔个数、等效孔径、分形维数对再生透水混凝土宏观性能的影响。结果表明,孔个数、等效孔径是影响抗压强度与透水系数的重要因素。此外,通过拟合发现,平面孔隙率、平面分形维数与抗压强度呈线性负相关,平面孔隙率与平面分形维数呈线性正相关,说明随着设计孔隙率的增加,再生透水混凝土内部孔隙结构越来越复杂。     

氯盐干湿循环作用下混凝土力学性能与孔结构变化研究

为探究淡水区和氯盐环境下干湿循环对混凝土构件的影响差异,分别模拟了无氯盐和有氯盐作用的干湿循环环境,测试干湿循环前后混凝土的抗压强度、动弹模量、微观孔结构参数及孔径分布情况,比较了宏微观指标变化程度。结果表明,两种干湿循环作用均对混凝土抗压强度有少许增强作用,微观表现为孔隙率的减小;两种干湿循环均会降低混凝土的动弹模量,使混凝土内部出现损伤,微观表现为混凝土孔径分布情况变差,特别是大孔含量有增加。一般干湿循环会使混凝土抗渗性增强,氯盐干湿循环会降低混凝土抗渗性,微观表现为一般干湿循环后混凝土临界孔径减小,而氯盐干湿循环后,混凝土临界孔径增大。     

饱和混凝土有效模量及有效抗拉强度研究

孔隙水的存在对混凝土的有效弹性模量及强度等力学性能产生很大的影响。采用三相球模型理论分析得到了饱和混凝土的有效体积模量与孔隙率之间的定量关系;不考虑孔隙水的抗剪能力,获得了饱和混凝土的有效弹性模量、泊松比与孔隙率的定量关系。基于最大拉应力准则,推导得到了饱和混凝土的有效抗拉强度及其峰值应变与孔隙率之间的关系。理论分析结果与Yaman等的试验结果吻合良好,表明本文方法能够用来预测饱和混凝土的有效弹性模量;与干燥混凝土相比,孔隙水的存在使得饱和混凝土弹性模量和有效抗拉强度均有所提高。     

不同孔隙率下沥青混凝土的水稳定性试验研究

沥青混凝土水稳定性损坏是由于水分进入其内部造成骨料与沥青胶浆剥离而产生的。为研究采用天然砾石骨料的水工沥青混凝土在不同孔隙率条件下的水稳定性能变化规律,在相同试验条件下,通过改变击实次数得到不同孔隙率的沥青混凝土试件进行浸水马歇尔试验和不同冻融次数的冻融劈裂试验。试验结果表明:在不同孔隙率条件下,沥青混凝土浸水残留稳定度随着孔隙率的增加而减小,但均满足规范要求;冻融劈裂强度随孔隙率的变化不明显,随着冻融次数的增加其强度略有降低;孔隙率对沥青混凝土的水稳定性影响程度低于填料类型和冻融次数;水泥填料的沥青混凝土冻融劈裂强度比石粉填料时大。     

基于CT的再生骨料生态多孔混凝土细观结构分析

为了研究以再生骨料为粗骨料的大孔径多孔混凝土的细观结构,将混凝土看作由骨料、砂浆基质、界面过渡区及孔隙等组成的多相复合材料.利用医用CT对试件进行扫描,获得CT图像和CT值等数据.分别考虑了不同预设孔隙率和不同再生骨料替换率的影响,采用Matlab图像处理技术对多孔混凝土各相组分进行直观表征,同时分别采用CT法和孔隙率...     

矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能和孔结构的影响

为提高混凝土预制构件耐久性,试验研究了单掺及复掺矿物掺合料对蒸养混凝土毛细吸水性和抗氯离子渗透的影响,结合可蒸发水含量法测孔结构探讨了作用机理。结果表明:矿物掺合料在低水胶比下能更为有效地改善蒸养混凝土的传输性能;在脱模和28d龄期时,矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能的改善效果从高到低依次为硅灰、偏高岭土、矿渣、粉煤灰;90d龄期时,偏高岭土与硅灰相当,且均优于矿渣和粉煤灰;混凝土孔结构与传输性能关系密切,孔隙率降低和孔径细化是蒸养混凝土传输性能得以改善的主要原因。     

无砂混凝土新型河流生态护岸工程水力学特性研究

无砂混凝土新型河流生态护岸技术不仅具有传统护岸结构的稳定性、耐久性和抗冲刷性能,而且具有良好的生态特性和景观效应,在中小河流综合治理中得到广泛应用。该文系统地研究了无砂混凝土的孔隙率、渗透性、抗水流冲刷等水力学特性。研究表明,无砂混凝土的孔隙率随着水泥用量增大而呈线性减小,透水系数随着粗骨料粒径的增大而增大,透水系数与骨料平均粒径呈线性关系;淤泥填充对无砂混凝土的渗透性具有显著影响,淤泥填充后,透水系数降低1~2个数量级。无砂混凝土具有良好的抗冲刷性能和减蚀效应,兼具植被护坡和混凝土护坡的优点,适用于中小河流护岸。     

真空脱水工艺下的混凝土性能

为提高混凝土保护层的抗渗透性能并避免表面裂缝的产生，从而提升钢筋混凝土的耐久性，采用真空脱水工艺，通过宏观性能试验结合微观孔结构分析，研究了真空脱水混凝土的性能及其性能改善机理。试验结果表明:（1）真空脱水混凝土的配合比在试验设计范围内取较低的初始水胶比、较少的单位用水量和比非真空混凝土增加约20 %以上的适宜砂率，可以提高真空混凝土的真空脱水率和混凝土性能；（2）采用真空脱水工艺后，混凝土28 d抗压强度的提高值随着水胶比的增大而增加；混凝土72 h抗冲磨强度的提高值随着水胶比的增大而减小，低水胶比混凝土的抗冲磨性能的提高效果尤为显著；（3）与非真空混凝土相比，真空混凝土的干缩变形减小，抗渗透性能显著提高。孔结构分析结果表明:真空脱水主要增加了混凝土中20~50 nm这一孔级的体积含量，混凝土总孔隙率明显降低、最可几孔径减小、临界孔径和平均孔径均明显减小，从而优化和细化了混凝土孔结构。真空脱水工艺可以作为提高钢筋混凝土保护层性能的有效措施，供设计和施工参考。     

非饱和黄土宏细观含水状态与结构性的研究

土水特征曲线可以反映土中孔隙的空间分布与变化情况,利用土体的孔隙分布特征可以研究 非饱和土的持水特性和结构特性。首先通过室内压力膜仪试验,研究了非饱和黄土的土水特征曲线的 进气压力值、脱湿速率、孔径分布参数等指标与干密度、击实含水率的关系;然后基于孔径分布计算理论 和试验结果,给出了非饱和黄土的孔径分布曲线,用来评价土体内部孔径的分布情况,分析了非饱和黄 土干密度和击实含水率对土的宏细观含水状态和结构性的影响机理。结果表明:增大非饱和土的干密 度,可使孔径变小,孔隙结构分布范围变窄,土颗粒从架状结构向致密结构转换,基质吸力变化引起含水 率变化较小,持水特性提高,土体的脱湿速率变慢,进气值呈现增大趋势;而击实含水率位于最优含水率 湿测时,影响并不明显。     

龙滩高碾压混凝土重力坝的渗控设计研究

本文基于龙滩碾压混凝土重力坝现拟采用的“钢筋混凝土面板防渗方案”，就面板的防渗性、面板开裂、面板后施工立面缝隙、面板后排水洞、混凝土本体渗透性、层面渗透性、排水孔孔径与孔距以及二级配混凝土的抗渗性等渗流影响因素，对这一渗控设计方案进行了细致分析，并建议了最优渗控设计方案     

新混凝土与碳化混凝土黏结的抗渗性能研究

试验研究了新混凝土与碳化混凝土黏结的抗渗性能,分析了水泥净浆界面剂、硅灰界面剂、减水界面剂、减缩界面剂和膨胀界面剂对新老混凝土黏结抗渗性能的影响,并探讨了其作用机理。结果表明:新老混凝土复合黏结层的渗透性远远大于原新、老混凝土的渗透性;使用硅灰界面剂时,新老混凝土黏结的抗渗效果最优;使用硅灰界面剂和减水界面剂时,在碳化老混凝土上直接浇筑新混凝土能够保证复合黏结层的抗渗性能,甚至优于清除碳化层再浇筑混凝土的抗渗性能。     

沥青混凝土心墙坝浇筑材料在低温条件下的物理性能试验研究

浇筑式沥青混凝土心墙坝由于具有浇筑期短、变形协调性好、易于冬季施工和方便管理等优点得到广泛的运用。本文对贵州省者岳水库沥青混凝土心墙坝的浇筑材料分别进行室内配合比实验和场外物理性能试验,通过对试件的孔隙率分析、水稳定性分析以及渗透性分析,确定在冬季低温条件下沥青混凝土最优的施工配合比,从而为大坝心墙浇筑提供合理经济的指导。     

丰满溢流坝面混凝土冻融破坏机理分析

本文根据丰满大坝溢流面混凝土冻融循环破坏的实际情况,从混凝土中毛细孔及凝胶物渗透性及低强混凝土同渗透性关系入手,分析了其冻融破坏机理。并叙述了渗透水压力的影响因素及混凝土骨料对渗透性影响,略谈工程补强措施。     

复杂地质条件下砂岩渗透机理及模型探讨

为分析研究砂岩渗透性受各项地质因素影响的相互关系,对不同泥质含量和孔隙率的砂岩进行了不同应力环境下的三轴渗透试验。试验结果表明:渗透率随着应力加载全过程呈先减小后增大的趋势;体积变形扩容点与渗透率的突变点相对应,能准确反映渗透性的变化态势;偏应力、泥质含量及孔隙率一定时,渗透率随围压的增大呈负指数型减小;同等应力环境下,渗透率随孔隙率与泥质含量比值的增大呈指数型增加。通过分析探讨,建立了渗透性与围压、孔隙率、泥质含量相关的渗透经验模型以及随体积应变变化的扩展经验模型,该模型能够较为准确地反映复杂地质环境下砂岩渗透性的变化趋势。     

MgO掺量对介质压蒸膨胀率及孔隙参数影响的研究

为了合理确定混凝土中MgO的安定掺量,研究了不同MgO外掺量情况下水泥净浆、水泥砂浆和混凝土砂浆试样的压蒸膨胀率及试样的孔隙参数。结果表明,在MgO的安定掺量范围内,随养护时间的延长,试样的孔隙率明显降低,孔径均匀性、平均孔径等参数得到显著改善。研究成果对MgO混凝土的进一步研究和推广应用有指导意义。     

饱和湿态混凝土有效模量及有效抗拉强度研究

孔隙水的存在对混凝土的有效弹模及强度等力学性能产生很大的影响。采用三相球模型分析得到了饱和湿态混凝土的有效体积模量与孔隙率之间的定量关系；不考虑孔隙水的抗剪能力，得到了湿态混凝土的有效弹性模量和泊松比。基于最大拉应力破坏准则，推导得到了饱和湿态混凝土的有效抗拉强度及其峰值应变与孔隙率之间的定量关系。理论分析结果与Yaman的试验结果吻合较好，表明了本文方法能够用来预测饱和湿态混凝土的弹性模量；与干燥混凝土相比，孔隙水的存在使得湿态混凝土弹性模量和有效抗拉强度均有所提高。     

基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型

通过不同配合比混凝土试件的气体渗透性测试、吸水性测试及氯离子侵蚀试验,分析了混凝土氯离子扩散系数与渗透性能之间的关系,建立了基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型,并以某临海水闸工程为例对所建模型进行验证。结果表明:空气渗透性系数、吸水性系数及氯离子扩散系数均随着水灰比的增大而增大;不同水灰比情况下,氯离子扩散系数均随空气渗透性系数、吸水性系数的增大而增大,且呈现一定的相关性;建立的基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型,只需进行混凝土结构渗透性能的试验,即可预测混凝土结构的使用寿命;以某临海水闸工程为例对所建模型进行验证,认为该模型是可行的。建立基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型对在氯离子环境下的混凝土结构工程直接利用渗透性能预测其使用寿命具有重要意义。