消泡剂对引气剂的界面行为和作用效果的影响

研究了消泡剂与引气剂之间的界面行为,计算了其在混合界面处的分子组成、分子间作用力常数(β)及混合体系的附加自由能,对比了多种比例搭配的消泡剂与引气剂体系在溶液和硬化砂浆中的性能差异。结果表明:在引气型表面活性剂中引入消泡型组分时,会导致表面活性剂分子在界面排列的自由能增加,从而导致溶液泡沫稳定性和砂浆含气量稳定性明显下降,并且消泡剂可有效减小硬化砂浆气泡孔径和气泡间距系数,提高砂浆的抗压强度。     

不同结构的引气剂对溶液及混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

分别研究了不同疏水链长度(C8~C14)和不同阴离子基团(硫酸根、磺酸根和磷酸根)的表面活性剂的亲疏水性和离子基团对表面活性、泡沫行为和水泥砂浆中引气性能的影响规律。结果表明:表面活性剂分子的界面自组装行为越强,界面自由能降低越多,表面活性越强,其水溶液的泡沫性能越好,在水泥砂浆中的引气效果也越好。十二烷基硫酸钠具有最高的界面自组装排列密度和最低的界面自由能,在水溶液中具有最好的泡沫性能,在砂浆中具有最好的引气性能,同样具有最优的硬化砂浆气孔调节性能。     

引气剂对混凝土性能的影响研究

研究了引气剂对混凝土工作性、力学性能以及抗冻融性能的影响。结果表明：通过掺加引气剂增加新拌混凝土含气量,可以改善混凝土的工作性。同时混凝土的冻融耐久性得以改善,气孔间距系数越小,混凝土的冻融耐久性指数就越大。但是,引气剂的掺入降低了混凝土的强度,硬化混凝土平均孔径越小,越有利于减小因引气而造成的抗压强度损失。     

钢纤维对超高性能混凝土弹性模量的影响EI北大核心CSCD

测试了掺有3种不同规格、4种不同掺量圆直形钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)的弹性模量、立方体抗压强度和流动性能,分析了钢纤维几何参数和掺量对UHPC弹性模量的影响。结果表明:UHPC弹性模量、抗压强度随纤维掺量的增加而增大,随纤维的长径比增大而增大;新拌UHPC的流动性能则相反。钢纤维的掺入,对UHPC弹性模量具有正、负双重效应。纤维本身较高的弹性模量,发挥着正效应;但纤维同时会降低UHPC的流动性能,增大孔隙率和内部缺陷,削弱基体弹性模量,发挥负效应;综合呈现正效应。基于试验结果,建立了考虑纤维掺量和几何参数的UHPC弹性模量的半经验预测公式。UHPC弹性模量与抗压强度具有明显的相关性,为此建立了二者关系的经验公式。最后,基于收集到的42篇文献中320个试验数据,对上述半经验和经验公式进行了验证与修正,以扩大其适用范围。     

引气剂和沙漠砂对混凝土性能的影响

为探究沙漠砂替代率与引气剂掺量两者对C30混凝土的影响,将沙漠砂(6种掺量)与引气剂(5种掺量)定量组合掺入混凝土中,测定其对新拌混凝土含气量、坍落度、经1 h含气量以及28 d抗压强度的影响规律。试验结果得出:沙漠砂对新拌引气混凝土含气量有一定的抑制作用,并且随着沙漠砂替代率增加,抑制作用不断增强,但对经1 h引气混凝土的含气量影响并不明显。随着引气剂掺量和沙漠砂替代率的增加,混凝土的坍落度与28 d抗压强度均呈先增大后减小的趋势,当沙漠砂替代率为40%(质量分数)、引气剂掺量为0.002%(质量分数)时,抗压强度达到最大值。合理地将引气剂与沙漠砂组合后掺入混凝土中,其工作性能与抗压强度都会有显著提升。     

粗骨料含量对超高性能混凝土抗压强度尺寸效应的影响EI北大核心CSCD

完成了4组粗骨料含量,3个水胶比和4个几何尺寸含粗骨料超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压强度试验,分析了粗骨料含量和水胶比等对含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应的影响,结果表明:粗骨料含量对UHPC立方体抗压强度尺寸效应影响较大,含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应度约为不含粗骨料UHPC的1.39倍。随水胶比的提高,含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应逐渐减弱。建议了含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸换算系数,提出了尺寸效应律参数计算公式,可预测含粗骨料UHPC的立方体抗压强度。     

速凝剂种类对钢纤维喷射混凝土力学及界面性能影响EI北大核心CSCD

采用三分点加载法系统地评价了液体速凝剂种类对喷射大板成型钢纤维混凝土的力学强度与弯曲韧性行为的影响,设计同配比钢纤维砂浆体系,从早期力学强度发展与钢纤维-水泥基体微观界面方面探究了液体速凝剂种类对钢纤维增韧作用的影响机理,结果表明:相对于有碱速凝剂,无碱速凝剂的掺入对混凝土基体后期强度影响较小,有利于发挥钢纤维的增韧抗弯作用,体系荷载-挠度曲线更为饱满;从早期力学强度发展角度,无碱速凝剂通过促进短柱状钙矾石与纤维针状C-S-H凝胶的早期水化环境形成,有效地改善了水泥基体与钢纤维的界面粘结效果,有利于提高钢纤维喷射混凝土的早期初期支护能力。     

老化和表面磨损对硅树脂表面浸渍混凝土防水效果的影响EI北大核心CSCD

研究了氙灯老化和表面磨损对硅树脂乳液表面浸渍混凝土防水效果的影响。结果表明:硅树脂用于表面防水处理能显著提高混凝土的憎水性能,明显降低混凝土的毛细吸水性能,且随着涂覆量的增加效果更为明显;氙灯老化90 d后硅树脂表面浸渍处理混凝土的接触角变化不大,混凝土试块的吸水曲线几乎没有变化,仍表现出良好的憎水性。Si—O—Si主链的存在使得硅树脂具有良好的抗老化性能;随着磨损深度的增加,硅树脂表面防水处理混凝土试块的憎水性逐渐下降。     

不同结构的引气剂对溶液及混凝土性能的影响

分别研究了不同疏水链长度(C8～C14)和不同阴离子基团(硫酸根、磺酸根和磷酸根)的表面活性剂的亲疏水性和离子基团对表面活性、泡沫行为和水泥砂浆中引气性能的影响规律。结果表明:表面活性剂分子的界面自组装行为越强,界面自由能降低越多,表面活性越强,其水溶液的泡沫性能越好,在水泥砂浆中的引气效果也越好。十二烷基硫酸钠具有最高的界面自组装排列密度和最低的界面自由能,在水溶液中具有最好的泡沫性能,在砂浆中具有最好的引气性能,同样具有最优的硬化砂浆气孔调节性能。     

浅谈混凝土引气剂的作用机理及应用技术

本文简要的论述了我国目前使用的三种引气剂和引气剂对混凝土的作用机理。同时也探讨了引气剂对新拌混凝土性能的影响。     

冻融环境下掺合料与引气剂对混凝土的影响

冻融环境下的混凝土很容易受到抗冻融破坏和压溃破坏,因此加强对寒冷地区混凝土耐久性能的研究,对于提高北方寒冷地区混凝土结构的耐久性有重要的理论和现实意义。目前常用的解决方法是在混凝土中添加掺合料和引气剂。通过实验对冻融环境下掺合料与引气剂对混凝土的影响进行了研究,进行了快速冻融实验和抗压强度测试实验。研究发现,大颗粒掺合料的添加能够提高抗压强度和抗冻融性能,但是小颗粒的掺合料会恶化混凝土抗压强度和抗冻融性能;引气剂的添加能够提高混凝土抗压强度和抗冻融性能。     

含粗骨料超高性能混凝土的力学性能EI北大核心CSCD

采用河砂替代石英砂并添加粗骨料的方式制备含粗骨料的超高性能混凝土(UHPC),研究不同粗骨料掺量和粒径对UHPC力学性能的影响。结果表明:粗骨料掺量的增加对UHPC基体新拌混合物的流动性具有降低作用,粗骨料粒径对新拌混凝土的流动性具有不规则增强效应;当粗骨料掺量不大于400kg/m3时,UHPC基体立方体抗压强度和轴心抗压强度呈现不同程度的增长,当粗骨料掺量继续增加,UHPC基体立方体抗压强度和轴心抗压强度出现下降;粗骨料粒径的增加对UHPC基体的立方体抗压强度和轴心抗压强度具有增强效应,而对UHPC抗折及劈裂抗拉强度影响不大。骨料掺量对UHPC基体的弹性模量具有增强效应,骨料粒径越小,弹性模量越大;UHPC初裂强度、峰值强度、初裂挠度、峰值挠度以及各阶段耗能均随粗骨料掺量的增加缓慢降低;初裂强度、峰值强度、各阶段耗能均随粗骨料粒径的增大而降低,初裂挠度与峰值挠度随粗骨料粒径的增加呈现缓慢上升的趋势;韧性指数I5、I10、I20均随骨料掺量和粒径的增加而逐渐减小。     

早强剂和防冻剂对不同类型引气剂性能的影响

为了提高严寒环境下混凝土早期强度和抗冻性,常将引气剂与早强剂和防冻剂复合使用,而复合使用时的起泡、稳泡性能及机理尚不明确。本文选取了3种引气剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、三甲基十六烷基溴化铵(CTAB)以及脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9),系统比较了早强剂(Na₂SO₄、NaNO₂)和防冻剂(乙二醇)对不同引气剂溶液的表面活性、泡沫性能以及引气混凝土含气量的影响。结果表明:Na₂SO₄、NaNO₂的加入都会降低引气剂溶液临界胶束浓度(c_m),乙二醇增大了CTAB的c_m,而对SDBS和AEO-9的c_m影响不大;引气剂溶液泡沫高度变化符合指数衰减模型,Na₂SO₄、NaNO₂和乙二醇降低了SDBS和CTAB泡沫稳定性,却不同程度地提高了AEO-9泡沫的稳定性;混凝土含气量结果与引气剂溶液泡沫性能具有一定相关性,也存在明显的差异性。     

超高性能混凝土湿接缝界面粘结性能EI北大核心CSCD

研究了超高性能混凝土(UHPC)湿接缝界面破坏特性、拉伸强度以及拉伸强度比(接缝试件界面拉伸强度相对于整体试件的比值)等。结果表明:所有UHPC湿接缝试件的破坏模式均为脆性破坏;相比于未掺纤维湿接缝试件(界面拉伸强度2.24 MPa),掺纤维UHPC湿接缝试件具有更好的界面粘结性能(界面拉伸强度可达6.64 MPa,拉伸强度比可达68.6%);当纤维体积掺量不大于2.5%时,湿接缝试件的界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性均随纤维体积掺量的增大而增大,最佳纤维体积掺量为2.5%;长纤维对UHPC湿接缝界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性的提升效果优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;配筋UHPC湿接缝试件延性特征显著优于未配筋试件,增加钢筋锚固长度、界面配筋率是提高UHPC湿接缝延性特征和界面拉伸强度的较有效方法;当钢筋锚固长度达到6倍钢筋直径时,湿接缝处界面拉伸强度大于整体浇筑UHPC拉伸强度。此外,构建了不同纤维参数下UHPC湿接缝界面拉伸应力-相对位移简化模型。     

无固化剂环氧树脂乳液对油井水泥早期水化的影响EI北大核心CSCD

将不同聚合度环氧树脂乳液以不同掺量掺加到固井水泥浆中,制备环氧树脂乳液改性水泥浆。在无固化剂、不同温度条件下,通过水化热测量,扫描电子显微镜,X射线衍射等方法研究了环氧树脂乳液对油井水泥早期水化特性的影响。结果表明:相对于纯油井水泥浆体,环氧树脂水泥浆的水化进程被延缓,但是水化产物没有明显变化,环氧树脂在硬化水泥浆体中主要以聚合物膜的形式存在,可填充水泥石内部的毛细孔隙,使环氧树脂水泥石的抗压强度随着环氧树脂掺量的提高而略有增加。     

减水剂吸附行为对水泥-硅灰浆体黏度的影响EI北大核心CSCD

为提升超高性能混凝土(UHPC)的工作性能,研究了两类减水剂对低水胶比水泥-硅灰浆体流变性能的影响,并通过分析减水剂的吸附行为、浆体中颗粒堆积密实度以及间隙液黏度等,揭示减水剂的吸附行为对UHPC浆体黏度的影响机制。结果表明:减水剂在不同粉体表面具有显著的选择性吸附行为,羧酸基减水剂对水泥具有优异的吸附能力,膦酸基减水剂对硅灰吸附能力更强;对于流动度相近的纯水泥浆体,低间隙液黏度是导致掺入羧酸基减水剂浆体黏度更低的主要原因;而膦酸基减水剂对硅灰更强的分散能力导致了水泥-硅灰浆体中颗粒堆积密实度大幅度增加,浆体黏度显著低于掺羧酸基减水剂的浆体。     

再水化作用对超高性能混凝土基体显微结构和水稳定性的影响EI北大核心CSCD

通过开展超高性能混凝土(UHPC)基体的再水化试验,测试了不同再水化时间水泥石的化学结合水量、试件膨胀率和抗压强度,基于Krstulovi?–Dabi?的水泥水化动力学和水泥水化微观信息,建立了再水化模型,同时结合微观形貌变化和孔结构变化,基于建立的模型,分析了再水化作用对其水稳定性的影响机理。结果表明:在低水灰比(0.15~0.30)范围内,水灰比越低,再水化结合水量在前期越大,后期反而越小;再水化过程中,试件膨胀率随水灰比的降低呈增大趋势;不同水灰比水泥石的抗压强度随再水化时间的增长呈增大和减小交替出现的趋势。根据再水化模型计算的水泥水化度模型预测结果和试验结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟UHPC基体的再水化过程。水灰比0.30水泥石较大的水泥水化速率导致其具有较高的抗压强度增长幅度。再水化前期,水泥水化速率快,再水化产物不断填补水泥石内部初始孔隙,后期水泥水化速率缓慢,再水化产物体积膨胀导致水泥石出现微裂缝,UHPC基体性能劣化。     

定向分布钢纤维对超高性能混凝土的增强作用EI北大核心CSCD

将细短钢纤维定向分布在水泥浆中制备超高性能混凝土(UHPC),在不同的钢纤维体积掺量下,对比分析了定向分布钢纤维UHPC(D-UHPC)与乱向分布钢纤维UHPC(L-UHPC)的抗压、抗折和弯曲抗拉等强度,通过弯曲韧性、钢纤维与UHPC基体的界面黏结强度及宏观、细观照片来揭示其增强作用机理。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,L-UHPC的抗压强度先增大后减小,D-UHPC的抗压强度则持续增大;两种UHPC的抗折强度均随着钢纤维体积掺量的增加而不断增大;在相同的钢纤维体积掺量下,D-UHPC的抗折强度均比L-UHPC的更高;试样受弯断裂过程中,D-UHPC所产生的裂缝宽度比L-UHPC的更窄,且出现了更多细小裂缝,可通过分散吸收荷载而表现出更高的弯曲韧性;D-UHPC的初裂挠度、极限抗拉挠度、初裂强度、极限抗拉强度和韧性指数在相同的钢纤维体积掺量时均比L-UHPC的有大幅度增加;钢纤维的埋入角越大,拔出荷载峰值越小,且荷载峰值对应的挠度越大,显示出钢纤维方向对UHPC力学性能的显著影响。     

不同珊瑚骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响EI北大核心CSCD

研究了经冲刷的鹿角状珊瑚、轻质珊瑚礁和重质珊瑚礁作为粗骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响。结果表明:鹿角状骨料对珊瑚混凝土立方体和棱柱体抗压强度的提高作用最显著,其次是重质珊瑚礁骨料,最后是轻质珊瑚礁骨料;珊瑚混凝土90d与28d立方体抗压强度具有正相关性,棱柱体抗压强度随立方体抗压强度增大而线性增大,与骨料种类无关;珊瑚混凝土棱柱体峰值应变随峰值应力增大而对数增大,应力–应变曲线方程以及棱柱体的受压破坏形态都不受珊瑚骨料种类的影响。     

循环荷载作用下珊瑚混凝土的阻尼特性EI北大核心CSCD

以珊瑚砾石、珊瑚砂拌和海水、水泥及减水剂制备全珊瑚砂混凝土。开展不同上限应力、下限应力及不同加载频率下的正弦波循环加载、卸载试验,得到了珊瑚混凝土阻尼比随变形破坏全过程演化曲线,分析了荷载波形参数对珊瑚混凝土阻尼特性的影响及机理。结果表明:阻尼比随循环周次呈现初始衰减、稳态和加速3阶段演化特征;珊瑚混凝土平均阻尼比为3.9%~5.9%,高于普通混凝土,主要归因于珊瑚骨料多孔隙、多棱角和易破碎性质;提高上限应力、降低下限应力水平或提高加载频率均会使珊瑚混凝土阻尼比增大,且阻尼比对上限应力的变化最为敏感,对下限应力变化次之,对频率变化敏感度最低。