硬化期受扰动混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

凝结硬化期间的施工扰动,可能使混凝土产生砂浆微裂缝与骨料位移,进而影响其强度及耐久性。为分析硬化期扰动对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,采用振动台模拟工程扰动,借助超声波和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,系统研究了硬化期受扰混凝土抗硫酸盐侵蚀的劣化规律,探讨了其损伤劣化机理。结果表明:临近初凝(贯入阻力值为3.5~11.5MPa)和临近终凝(贯入阻力值为19.5~28.0MPa)的扰动对混凝土影响较小,受侵蚀后试件质量和相对动弹模量的变化规律与未受扰混凝土基本一致。硬化中期(贯入阻力值为11.5~19.5 MPa)的扰动对混凝土性能影响明显,使混凝土抗压强度降低14%,抗折强度降低20%;硫酸盐腐蚀进程中,混凝土质量在90次循环后开始出现明显下降,相对动弹模量在130次循环后出现急剧下降,经250次循环后达到0.60,此时基准混凝土的相对动弹模量仍为0.90;SEM结果表明,受扰混凝土内部微裂纹增多,结构密实性变差,硬化期扰动加速了混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的劣化。     

改善桥梁加固混凝土性能的研究

在定义混凝土贯入阻力值与凝结初期、中期及后期对应关系基础上,利用超声法对混凝土凝结阶段受扰动后强度变化进行分析,并对桥梁加固混凝土的抗扰动机制进行研究;在此基础上,利用自制调凝型功能外加剂、抗裂增韧外加剂、自愈合功能外加剂提高混凝土的抗扰动性,即缩短混凝土早期受扰影响比较大的时间段(简称受扰期)、减少表面裂缝、提高受扰混凝土自行修补内部微裂纹以恢复强度性能的能力(简称自愈合性);利用正交试验分析3种改善途径的复合效应,研制出不中断交通桥梁加固混凝土功能外加剂的最佳配比:调凝型功能外加剂6%、自愈合功能外加剂9%、抗裂增韧外加剂0.18%(800g/m3)。     

硫酸盐环境下混凝土裂缝矿物自愈合性能研究

研究了30%粉煤灰混凝土在4种预加载损伤程度下,于清水和5.0%硫酸盐环境中的裂缝矿物自愈合性能,并对其自愈合产物进行了微观测试。采用相对动弹模量和抗压强度的相对变化来表征裂缝自愈合程度,探讨了5.0%硫酸盐溶液、30%粉煤灰、4种预加载程度和4个自愈合养护龄期对混凝土裂缝矿物自愈合的影响。试验结果表明,5.0%硫酸盐在设计的自愈合养护龄期内可以促进预加载损伤混凝土相对动弹模量和抗压强度的恢复;无论清水还是硫酸盐养护溶液,只有预加载程度较大时,30%粉煤灰对混凝土相对动弹模量和相对抗压强度的恢复才有显著的促进作用;5.0%硫酸盐溶液养护环境中,混凝土自愈合后的相对动弹模量和相对抗压强度的恢复能力都随着预加载程度的增大而逐渐降低,在28d自愈合养护龄期结束后,其混凝土相对动弹模量趋于稳定;微观测试分析结果表明,5.0%硫酸盐环境中的混凝土裂缝矿物自愈合产物成分主要是碳酸钙和少量钙矾石。     

混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及其离子扩散影响因素研究

为了进一步解释混凝土受硫酸盐侵蚀劣化机理,研究了不同水胶比以及养护时间对全浸泡下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,分析了硫酸盐在混凝土中的扩散过程.试验制备了0.32、0.35、0.38这3种水胶比的普通硅酸盐水泥混凝土试件,对其质量、 动弹性模量、 抗压强度、SO42-浓度等指标进行分析.结果表明:全浸泡条件下,混凝土抗...     

硫酸盐侵蚀玄武岩纤维轻骨料混凝土力学性能研究

为增强轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,对不同掺量的玄武岩纤维轻骨料混凝土(BF-LAC)进行不同龄期的硫酸盐侵蚀试验,研究BF-LAC在硫酸盐侵蚀环境下的力学性能和劣化程度.采用浓度为5％的硫酸盐溶液侵蚀玄武岩纤维掺量为0％、0.1％、0.2％、0.3％的BF-LAC并每隔60 d测试抗压强度、劈裂抗拉强度、有效孔隙率和...     

不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的热点之一。矿物掺合料的掺入改变混凝土内部的组成,细化了混凝土的孔结构,对混凝土抗硫酸盐侵蚀起着重要作用。掺合料的化学组成、细度、掺量等对混凝土抗硫酸盐侵蚀均有很大的影响。外界腐蚀环境的不同,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能也有显著的差别。大量的研究表明,在连续浸泡的硫酸盐溶液中,矿物掺合料只要掺量适当能够提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。在干湿循环与硫酸盐溶液共同作用下,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力有所争议,有些研究表明矿物掺合料能够提高干湿循环条件下混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力;然而有些研究结果却呈现相反的结论,这需要进一步探索。     

硫酸盐侵蚀下掺稻壳灰混凝土的劣化性能及损伤模型

为证实稻壳灰(RHA)对混凝土硫酸盐侵蚀性能的改善作用,优选出掺RHA混凝土配比,并与普通混凝土(NC)对比,研究质量分数5wt%的Na2SO4溶液侵蚀270天内,表观现象、抗压、抗拉强度、有效孔隙率、动弹性模量等性能指标劣化规律,利用SEM观察硫酸盐侵蚀前后试件微观结构变化。结果表明：随侵蚀时间增加,混凝土试件逐渐局部剥落、体积膨胀;抗压、抗拉强度先提高后急剧下降,有效孔隙率先降低后提高,相对动弹性模量先提高后下降;微观分析表明混凝土水化产物与侵蚀介质反应生成钙矾石和石膏,填充内部孔隙,而随侵蚀进行膨胀性钙矾石与石膏超过内部抗拉强度产生裂隙,引起结构膨胀破坏、力学性能劣化。而RHA掺入混凝土生成水化硅酸钙凝胶,提高材料强度和耐腐蚀性,各阶段掺RHA混凝土劣化程度均优于NC。最终建立损伤本构模型,并与实测值对比,准确性较高。     

混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究现状及展望

综合评述了混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究进展。首先总结了混凝土受硫酸盐侵蚀的劣化机理及存在的争议问题,着重介绍了两类硫酸盐侵蚀理论模型的最新研究进展,包括离子扩散反应,材料初始裂缝的影响,水泥石微观结构改变以及材料损伤演化等问题。对各模型的理论基础、适用条件及存在的不足进行了分析,并提出了硫酸盐侵蚀建模中需要考虑的关键问题。最后,对硫酸盐侵蚀理论模型今后的研究重点进行了展望。     

稻壳灰橡胶混凝土抗冻融性能及微观结构

为研究稻壳灰橡胶混凝土(RRC)的抗冻融性能，对比分析在氯盐环境下冻融循环后，普通混凝土(Normal concrete,NC)、橡胶混凝土(Rubber concrete,RC)和RRC的质量损失、相对动弹模量损失、强度损失及微观结构特征，同时对相对动弹模量与相对抗压强度的关系进行拟合分析。结果发现：随冻融循环次数增加，稻壳灰橡胶混凝土表面坑蚀愈明显，内部孔隙增多，微裂缝发展并贯通，宏观强度显著降低，相对动弹模量与抗压强度有良好相关性，拟合结果较优。橡胶的高弹性和稻壳灰极高的火山灰效应有效缓解了冻胀力带来的损伤，各冻融阶段RRC的损伤程度均明显优于NC，其中以稻壳灰掺量(占胶凝材料质量比)为10%、橡胶掺量(等体积取代砂)为10%时的RRC力学性能与抗冻融性能综合最优，经历120次冻融循环后，其抗压强度损失率较NC降低了18%。     

低温硫酸盐侵蚀下水泥砂浆抗折强度预测模型低温硫酸盐侵蚀下水泥砂浆抗折强度预测模型

为了进一步揭示低温硫酸盐侵蚀条件下水泥砂浆抗折强度的发展规律,本文以不同配合比砂浆试件为研究对象,进行了20℃、10℃、5℃条件下的硫酸盐侵蚀试验,并对不同龄期的抗折强度进行了测试。试验结果表明:侵蚀过程中砂浆试件抗折强度呈现出先上升后下降的变化趋势,且明显受到温度影响,温度越低,侵蚀情况越严重,主要表现为整体强度下降,上升段可达到的最大值减小,劣化开始的时间提前。为考虑温度的影响,在Irassar模型的基础上,引入温度修正系数,提出了低温硫酸盐侵蚀过程中抗折强度的预测模型。模型的计算值与实测值吻合度更高,最大误差为9%,平均误差为2.3%,故该模型可较为准确的预测水泥砂浆在5~20℃硫酸盐腐蚀环境下抗折强度的发展规律。      

对弹体侵彻混凝土靶体阻力函数计算公式的探讨

基于动态球形空腔膨胀理论,探讨了混凝土材料的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、压力硬化系数对阻力函数的影响,并指出,混凝土靶体的弹性模量和单轴抗压强度对阻力函数影响较明显,而泊松比和压力硬化系数的影响可以忽略不计。在此基础上,该文忽略泊松比和压力硬化系数的影响,通过引入弹性模量与单轴抗压强度的关系式,分别建立了基于弹性-断裂-塑性和弹性-塑性两种靶体响应模型下,同时考虑单轴抗压强度和弹性模量影响的阻力函数理论公式,并建立了弹体侵彻靶体的加速度时程计算模型。通过与不同尺寸弹体侵彻实验数据对比,验证了该文提出阻力函数表达式的适用性及其在加速度时程以及较大尺寸弹体侵彻深度计算中的优 越性。     

超高性能混凝土与普通混凝土的黏结抗冻性能

对147个超高性能混凝土与普通混凝土的100mm×100mm×100mm立方体黏结试件进行了冻融循环后的黏结性能研究,测量了冻融后试件的相对动弹性模量、质量损失率以及劈裂抗拉强度,研究了超高性能混凝土中的钢纤维掺量、普通混凝土的强度等级、黏结面形式、试件的浇筑方向等因素对黏结试件抗冻性能的影响。结果表明,冻融循环结束后,所有黏结试件中的超高性能混凝土部分都没有出现损伤,超高性能混凝土可以作为普通混凝土结构的理想外围护材料;随着冻融循环次数的增加,黏结试件的相对动弹性模量逐渐减小,质量损失率先降低后增加,黏结试件的劈裂抗拉强度线性下降;影响黏结试件冻融后劈裂抗拉强度下降速度的关键因素是超高性能混凝土中的钢纤维掺量和黏结面的形式。     

A preliminary study of RPC for repair and retrofitting materials

Abstract

This study aims to assess the performances of reactive powder concrete, RPC, as a new repair and retrofitting material and evaluate its durability in concrete members. One accelerated aging environment, namely a freeze‐thaw cycle acceleration deterioration test, was selected for the durability study of the repair materials. Before and after aging, the samples were evaluated by the bond strength (slant shear test), rebar pull out strength, and relative dynamic modulus NDT tests.

The test results show that the RPC displayed excellent repair and retrofit potentials, as it possessed high strengthening effect, bond strength, dynamic modulus and durability, as compared with other concretes. Using RPC or CFRP (carbon fiber reinforced plates) for strengthening concrete members one can obtain specific retrofit effects, but the costs are extremely different for these two materials.     

纳米碳纤维增强混凝土抗冻性能试验

对六种不同纳米碳纤维掺量的72个纳米碳纤维/混凝土试件进行了慢冻融循环试验,通过测量纳米碳纤维/混凝土经不同冻融循环次数作用后的抗剥落能力、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度损失率,研究了纳米碳纤维掺量对纳米碳纤维/混凝土抗冻性能的影响。另外进行了纳米碳纤维/混凝土的FE-SEM试验和压汞试验,分析了纳米碳纤维对纳米碳纤维/混凝土抗冻性能的微观改性机制。结果表明:纳米碳纤维通过改善混凝土的微观形貌,细化其孔隙结构,提高其整体性和密实度,显著改善了混凝土的抗冻性能;纳米碳纤维掺量为3vol%时,纳米碳纤维/混凝土的抗冻性能最佳。同普通混凝土相比,300次冻融循环后,纳米碳纤维/混凝土的相对动弹性模量提高了33.2%,抗剥落能力显著增强;相同冻融次数下,随着纳米碳纤维掺量的增加,纳米碳纤维/混凝土相对动弹性模量和抗压强度损失率均先增大后减小,质量损失率先减小后增大。但纳米碳纤维掺量最大为5vol%时,纳米碳纤维/混凝土的抗冻性能仍优于普通混凝土;冻融循环次数越多,纳米碳纤维对混凝土抗冻性能的改善作用越显著。      

矿物掺合料对地聚合物抗冻性能的影响

以碱激发偏高岭土制备地聚合物混凝土,分别研究了掺入15%的钢渣、矿渣或粉煤灰的地聚合物混凝土的力学抗压强度和抗冻性能,测试了地聚合物混凝土的真空饱水体积吸液率,运用XRD、SEM和DSC-TG等测试方法分析了矿物掺合料对地聚合物微观结构和水化产物的影响。结果表明:钢渣或矿渣能有效提高地聚合物混凝土的抗压强度,而粉煤灰的掺入使其强度稍有降低;地聚合物表观形貌中存在较多的孔洞和微裂缝导致其抗冻性能较差,掺入钢渣或者矿渣后地聚合物形成了新的产物C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶等并填充在结构中形成更加密实的板状结构,降低了地聚合物混凝土冻融破坏速率,五次冻融循环后地聚合物的相对强度均在90%以上,抗冻性能得到提高;粉煤灰降低了制备地聚合物混凝土的用水量且未水化的粉煤灰颗粒镶嵌在结构中增加了其密实性和抗冻性能,五次冻融循环后相对强度为86.9%,基准组的相对强度仅为79.7%。     

纤维/高强混凝土抗冻性能试验

通过纤维/高强混凝土快速冻融循环试验,从试件外观损伤形态、相对动弹性模量、抗冻等级、抗冻耐久性指数角度,研究了不同纤维体积分数的玄武岩纤维、纤维素纤维和不同纤维长度的玄武岩纤维对C60高强混凝土抗冻性能的影响。结果表明,加入玄武岩或纤维素纤维可改善C60高强混凝土的外观剥落损伤程度。C60高强混凝土的抗冻性均随玄武岩纤维（长度为18 mm）和纤维素纤维体积分数的增大而提高,在体积分数0.10vol%~0.20vol%内,前者的提高程度远大于后者,玄武岩纤维/高强混凝土能在更严酷的寒冷环境中满足更久的使用时间。玄武岩纤维长度的改变对C60高强混凝土的抗冻性影响较大,相对于18 mm长度,6 mm和30 mm长度的玄武岩纤维对C60高强混凝土抗冻性能改善作用很有限。      

不同冻融介质作用下混凝土力学性能衰减模型

通过快速冻融试验,研究了三种不同冻融介质(水、3.5wt%NaCl、飞机除冰液)对混凝土质量损失、动弹模量以及力学性能的影响,比较了三种冻融介质对混凝土损伤程度的大小,分析了混凝土相对动弹性模量与相对剩余抗压强度和相对剩余抗折强度之间的关系,基于相对动弹性模量建立了相对剩余抗压强度和相对剩余抗折强度衰减方程。结果表明:3.5wt%NaCl溶液对混凝土的损伤度要远大于单纯水冻融循环对混凝土的损伤度,飞机除冰液对混凝土冻融损伤具有抑制作用;混凝土抗压、抗折强度以及相对动弹性模量随着冻融循环次数的增加而降低;三种冻融介质下混凝土抗压、抗折强度损失率大小关系为:3.5wt%NaCl水飞机除冰液;相对动弹性模量与相对剩余抗压强度、相对剩余抗折强度相关性好,可以通过测定混凝土相对动弹性模量来评估混凝土相对剩余强度。