除冰盐环境下纤维混凝土的耐久性研究

为了研究除冰盐环境下聚丙烯纤维混凝土的耐久性能,采用于湿交替与盐冻循环方式模拟除冰盐环境,分析纤维混凝土的物理力学性能、质量损失、动弹模损失、氯离子含量分布及微观结构.结果表明,纤维混凝土在除冰盐环境下的抗折强度、质量及动弹模的损失率随纤维掺量增加而减少;纤维掺量为0.1％的试件内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;试件表面氯离子富集区随循环次数增加而向内迁移;氯离子扩散系数随干湿交替次数增加而减小,随盐冻循环次数增加而增大.     

钙铝类水滑石对混凝土抗盐冻性能的影响

以氯盐为主要成分的除冰盐会导致混凝土发生盐冻破坏,而钙铝类水滑石(CAHL)可以对氯离子进行吸附固化。为研究CAHL对混凝土抗盐冻性能的影响,在C30混凝土中分别掺加胶凝材料质量0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的CAHL,测试不同CAHL含量对混凝土抗压强度、电通量、盐冻剥落质量、自由氯离子浓度的影响。结果表明:当CAHL掺量≤1.5%时,随着掺量的增加,混凝土的抗压强度逐渐增大,而电通量逐渐降低,说明合适的CAHL掺量可以提高混凝土的致密性;随CAHL掺量的增加,Friedel's盐的衍射峰逐渐增强,说明CAHL可以较好地固化氯离子;CAHL通过提高混凝土致密性和固化氯离子有效降低了盐冻条件下混凝土中的自由氯离子含量;与空白样相比,CAHL掺量为1.5%时的混凝土经28次单面盐冻剥落后质量损失下降22.9%。     

内掺和外涂硅烷防水混凝土抗盐冻剥蚀性能研究

采用单面盐冻的实验方法,对非引气混凝土、引气混凝土、外涂硅烷凝胶混凝土和内掺硅烷乳液混凝土,以及采用外涂硅烷凝胶处理受冻融混凝土的抗盐冻剥蚀能力进行研究.结果表明:混凝土引气或者采用硅烷凝胶表面处理技术,50次盐冻循环能降低混凝土表面剥蚀量82％和98％;内掺硅烷乳液以及硅烷乳液和引气剂复掺混凝土具有较低的抗盐冻剥蚀能力;采用硅烷凝胶外涂技术能明显改善冻融损伤混凝土表面的剥蚀状况.     

自养护路面混凝土抗盐冻性能及疲劳特性

为有效增强路面混凝土耐久性能,基于盐冻试验、盐冻前后的断裂性能试验及弯拉荷载疲劳试验,探索了高吸水性聚合物(SAP)自养护路面混凝土抗盐冻性能及疲劳特性随SAP掺量、粒径的变化规律,并结合自养护水泥浆体孔隙参数、微观形貌及骨料-水泥石界面过渡区(ITZ)特征,揭示了性能影响机理。结果表明:小粒径SAP形成的残留孔洞能有效释放拉应力,降低结冰点,细化孔结构,从而增强路面混凝土抗盐冻性能;当SAP粒径为100目(150 μm),掺量为0.145%(质量分数)时,路面混凝土在冻融30次时的断裂韧度损失率、断裂能损失率分别比基准组降低了25.25%、10.51%;小粒径SAP对疲劳寿命的提升程度随应力水平的提高而增大,当应力水平为0.80时,自养护组的疲劳寿命相比基准组提升了2.65倍;SAP能够有效提升水泥混凝土结构内部密实度,吸持ITZ区域部分水分,增强水泥石和骨料之间的粘结性,从而改善混凝土抗盐冻性能和疲劳特性。     

机制砂中绿泥岩粉含量对混凝土力学性能及耐久性的影响

采用绿泥岩粉等质量取代机制砂,研究了机制砂中绿泥岩粉含量对混凝土自收缩、抗压强度、抗氯离子渗透性以及抗盐冻等性能的影响.结果表明:石粉会增加混凝土的早期自收缩,且随石粉含量的增多混凝土自收缩逐渐增大;石粉含量小于5％时,对混凝土抗压强度的发展有利,但含量达到10％时,石粉会减缓混凝土抗压强度的发展速率;机制砂中石粉含量对混凝土的抗盐冻性能有影响,随着石粉含量的增加,混凝土表面剥蚀量先减小,后增加.     

盐碱与冻融耦合作用下再生混凝土耐久性试验研究

通过再生混凝土在3.5%NaCl、3.5%Na2SO4、3.5%NaCl+3.5%Na2SO4和水四种溶液中的冻融循环试验,分析再生混凝土在同浓度不同种类盐碱溶液中经过不同冻融次数后(N)的质量变化(△m)和动弹性模量变化(△E) ,绘制N-△m和N-△E的曲线.同时,设置单掺10%、20%粉煤灰和2%、4%硅灰为对照组,研究粉煤灰和硅灰组分别在3.5%NaCl和3.5%Na2SO4环境下混凝土的抗冻性能规律.结果表明:氯盐环境中,随冻融次数的增加,混凝土表面剥削、开裂现象明显,质量和动弹性模量损失严重,而硫酸盐环境中,冻融前期混凝土内部生成水化产物使质量增加,表面膨胀开裂,后期质量和动弹性模量急剧下降,与浓度3.5%氯盐盐冻相比,硫酸盐盐冻动弹性模量损失更大.冻融破坏强度由强到弱排序为氯盐冻、硫酸盐冻、复合盐冻、水冻;掺入粉煤灰后,氯盐环境下的混凝土抗冻性反而下降,10%掺量优于20%掺量.掺入硅灰后,硫酸盐环境下再生混凝土抗冻性提高,破坏程度要比水冻小,4%掺量优于2%掺量;最后分析了混凝土腐蚀机理.     

混凝土抗盐冻性能试验研究

寒冷地区海洋环境和除冰盐环境中的混凝土结构受到盐害和冻害的双重作用,使混凝土的破坏更加严酷.本文采用快速冻融方法,对混凝土在盐溶液中进行了冻融试验,通过试验探讨了水胶比,粉煤灰掺量,含气量等因素的变化对混凝土抗盐冻性能的影响,研究了混凝土外观、质量损失率、相对动弹性模量、超声声速、抗压强度随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明,试件均由于质量损失率超过5%而破坏;水胶比是影响混凝土抗盐冻性能的决定性因素,适当的粉煤灰掺量也能使混凝土达到抗盐冻性能要求,存在一个临界含气量能最大限度地提高混凝土抗盐冻性能;即使在引气条件下,大水胶比(0.50)和大掺量(50%)粉煤灰混凝土的抗盐冻性能仍很差.     

硫酸钠盐结晶对混凝土破坏的影响

研究了Na2SO4盐结晶对干湿循环作用下混凝土剥蚀破坏、膨胀率和强度的影响,以及降温作用下Na2SO4溶液体积膨胀率和结晶压的变化.结果表明:Na2SO4盐结晶产生的混凝土膨胀和剥蚀破坏随着盐浓度和干湿循环次数的增加明显增大,且超过一定循环次数后,经干燥后的混凝土非但不收缩,反而继续膨胀.在降温作用下,Na2SO4溶液盐结晶体积膨胀率和结晶压随着盐浓度增加显著增大,且开始出现膨胀和结晶压的温度也提高,其产生的盐结晶压可超过7MPa,足以引起混凝土破坏.     

超硫水泥混凝土抗盐冻性能及提升研究

通过测试不同盐冻循环次数后超硫水泥混凝土的表面剥落质量和超声波相对动弹性模量,并对气泡结构参数进行表征,系统探究了引气剂对超硫水泥混凝土抗盐冻性能的影响规律,以及弱碱性激发剂——乳酸钠对超硫水泥混凝土抗盐冻性能的提升效果。研究结果表明,添加引气剂可有效提高超硫水泥混凝土抗盐冻性能,但会降低强度,复合掺加乳酸钠可避免强度降低。加入胶凝材料质量0.3%的引气剂,剥落质量仅为919.7 g/m²,较基准组降低了36.8%,且超声波相对动弹性模量未明显降低。引气剂的加入,改善了超硫水泥混凝土的气孔结构,降低了内部气孔间距系数和弦长大于100 μm的气孔数占比。这可以减缓冻融作用下内部微裂纹的发展速率,延缓冻融破坏过程。此外,乳酸钠通过促进超硫水泥水化使得混凝土抗盐冻性能得到增强,但提升效果主要体现在测试后期,且对混凝土气孔结构参数影响不大(28 d龄期)。     

掺膨胀剂水泥砂浆的早期约束应力及徐变性能

采用改进的双圆环约束方法,测试了掺入氧化钙-硫酸钙复合膨胀剂水泥砂浆在膨胀及收缩全过程中的约束应力,结合极限拉伸试验评估了砂浆的开裂风险,并初步建立了砂浆早期徐变的计算模型。结果表明:在密封及干燥养护条件下,掺入膨胀剂可以有效延迟拉应力的产生时间,并降低拉应力数值,从而降低水泥基材料的开裂风险;根据砂浆环与约束钢环的变形协调关系可以计算砂浆的早期徐变变形,砂浆在早期发生的徐变大,使得膨胀剂在这一阶段产生的膨胀由于徐变而消耗,从而降低产生的约束压应力,减弱补偿收缩的效果。     

不同除冰盐冻融环境下对混凝土耐久性的影响

本文针对我国冬季水泥混凝土路面常年遭受冰雪灾害,使用除冰盐对路面造成侵蚀损害现象,分析了盐冻对混凝土的破坏原理,通过试验比较两种不同除冰盐NaCl、CaCl2在冻融环境下对混凝土质量损失和相对动弹性模量等耐久性因素的影响,得出混凝土在除冰盐NaCl、CaCl2在冻融环境下,随冻融次数的增加,试块表面剥浊腐蚀严重,动弹性模量逐渐下降,力学性能变差,抗压强度降低;两种除冰盐在各自不同浓度3％、6％、12％、25％冻融环境下,3％盐冻的试块破坏最为严重,试块表面剥落露骨,相对动弹性模量迅速降低.     

盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能分析

制备了沥青混凝土样品,并进行了不同次数的盐冻融干湿循环试验。在此基础上,测试了沥青混凝土的高温车辙深度、动稳定度和低温抗弯拉强度,得到了车辙深度、动稳定度和抗弯拉强度随盐冻融干湿循环次和盐浓度的变化规律,研究了盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能。研究结果表明:(1)沥青混凝土60min车辙深度随盐浓度的增加和冻融循环次数的增多而呈线性增长的趋势;(2)沥青混凝土的抗高温变形能力随盐冻融干湿循环次数的增多而逐渐弱化;(3)沥青混凝土的抗弯拉强度经历9次和15次盐冻融干湿循环后分别下降22%~26.4%和42.6%~51.5%;(4)冻融干湿循环次数一定时,沥青混凝土的抗弯拉强度随盐浓度的增加而缓慢下降,并且当盐浓度达到12%时,沥青混凝土的抗弯拉强度减小就很不明显。     

冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土变形和损伤分析

为研究冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土基体的变形和损伤,分别测量了快速冻融循环与氯盐侵蚀作用下混凝土基体的变形和干冻条件下基体的变形,研究了饱盐试件和干燥试件的变形与损伤演化行为。结果表明：饱盐混凝土在冻融循环与氯盐侵蚀作用下将产生不可逆的残余应变,基体的劣化是一个累积损伤的破坏过程,基体变形呈非线性且应变–温度曲线有回滞现象;残余应变来自于混凝土内部裂纹的萌生和扩展,它随着水灰比和冻融循环次数的增加而增大,可以用来作为饱盐基体损伤的量度;干燥试件在干冻条件下呈现线性收缩变形,基体的损伤程度很小,基体损伤度可利用应变–温度曲线得到的热膨胀系数进行描述。     

混凝土碳化的影响因素及其控制措施的探讨

混凝土的碳化是指混凝土中原呈碱性的氢氧化钙在大气中受到二氧化碳和水分的作用逐渐变成呈中性的碳酸钙的过程。经过碳化的混凝土，表面强度、密度能有所提高，但由于碳化一般均在结构表面，深度不大，故对整体结构强度影响不大。混凝土碳化后会产生体积收缩，当收缩应力超过混凝土表面抗拉强度时，会在表面产生裂缝。潮湿空气进入裂缝使裂缝处的混凝土碳化收缩，继而使裂缝向混凝土内部发展。当裂缝穿透混凝土保护层到达钢筋时，混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积开始膨胀，从而对周围的混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝，最终有可能影响结构安全。     

冻融与氯盐耦合作用下超细粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

为了研究氯盐与冻融耦合作用下超细粉煤灰混凝土的碳化性能,对不同掺量超细粉煤灰混凝土进行了抗压强度试验、基准碳化试验、冻融-碳化试验和盐冻-碳化耦合试验.结果表明:在标准养护条件下,混凝土试件中掺入少量超细粉煤灰会降低试件本身的抗压强度,但降低幅度不大,而掺入大量的超细粉煤灰其抗压强度下降比较明显.干燥养护下,掺入超细粉煤灰对试件的抗压强度影响较小,其抗压强度随掺量没有出现骤降.掺入适量的超细粉煤灰能提高混凝土的抗碳化性能,随着超细粉煤灰掺量增加,抗碳化性降低,当超细粉煤灰掺量超过25％时对混凝土抗碳化性能影响不大.当超细粉煤灰参量一定时,盐冻-碳化循环试验对混凝土碳化深度最不利,且超细粉煤灰混凝土的碳化深度与循环次数呈现二次函数关系.     

混凝土冻融/盐冻破坏现象、机理和试验方法

混凝土的冻融/盐冻破坏是导致混凝土耐久性不足的重要原因之一,我国北方地区广泛存在冻融/盐冻破坏现象.现有的静水压、结晶压、微冰透镜、粘结-剥落等理论能够解释冻融/盐冻破坏的一部分试验现象和劣化机理.本文在综述冻融/盐冻破坏现象的基础上,对描述混凝土冻融/盐冻破坏不同阶段的理论进行了界定和区分;比较了国内外常用的冻融/盐冻试验方法和评价参数,指出了现有试验条件方法与实际服役混凝土状态之间的差距,以及损伤评价参数还存在的不足.     

高强钢纤维混凝土收缩性能研究

研究通过试验探讨了钢纤维掺量、配筋率、约束筋表面形式、约束筋材料等因素对高强钢纤维混凝土收缩性能的影响.研究结果表明,提高混凝土中钢纤维的掺量能够降低高强钢纤维混凝土的自由收缩量.当约束筋材料相同时,高强钢纤维混凝土的收缩随着配筋率的提高而降低.钢筋的表面形式对高强钢纤维混凝土的收缩没有显著影响.在相同配筋率下,约束筋材料的弹性模量越低,对高强钢纤维混凝土收缩的抑制作用越弱.     

大体积混凝土温度温度场控制分析

由于坝体在施工过程中,常因温度应力超过混凝土抗拉强度而使坝体产生裂缝,根据计算实例来分析大坝的温度应力问题,利用限元软件ANSYS进行模拟,对水电站坝体的一个坝段施工期的温度场、温度应力进行了模拟。结果表明：坝体基础常态混凝土垫层部位在外温变化及基岩约束双重作用下,出现了较大的拉应力。混凝土表面铺设保温板后,降低了外界...     

干湿循环和粉煤灰掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了粉煤灰混凝土氯离子结合能力,研究了粉煤灰掺量、干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力的影响。结果表明:随粉煤灰掺量的增加,混凝土对氯离子的结合能力趋势是先升后降;且随干湿循环次数的增加而增大;粉煤灰掺量与干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力不存在耦合作用。因此,在盐湖地区的混凝土结构,建议选用掺加30%的粉煤灰混凝土。     

高铬耐火材料在熔渣气化炉中的剥落模式

在熔渣气化炉中,将煤转化成可燃烧洁净能源的可行性一直受到气化炉热面耐火材料使用寿命的制约。影响耐火材料使用寿命的最主要损毁机制是材料的剥落,无论是材料体积膨胀(受到压应力)或是体积收缩(受到拉应力)时都会产生剥落。对于高铬耐火材料的性能以及使用特性而言,在气化炉操作环境下,体积收缩是其损毁的基础模式。这种模式在适当情况下可以预测气化炉用耐火材料的使用寿命,如铬挥发并向表面扩散,熔渣从气孔和裂纹向材料内部渗透。