不同养护龄期矿物掺合料自密实混凝土 碳化性能试验

设计了单掺粉煤灰、矿粉、石灰石粉、双掺粉煤灰矿粉、双掺粉煤灰石灰石粉5个系列的自密实混凝土试件,通过不同养护龄期的快速碳化试验研究不同矿物掺合料对自密实混凝土抗碳化性能的影响,并与普通混凝土抗碳化性能做对比。结果表明:养护龄期98 d左右,单掺矿粉的自密实混凝土抗碳化性能最好;养护龄期超过98 d的矿物掺合料自密实混凝土碳化深度逐渐增大;单掺石灰石粉自密实混凝土,其碳化深度值受养护龄期影响不大;矿物掺合料自密实混凝土等量取代水泥是有优势的。     

高性能混凝土碳化试验及人工神经网络碳化深度预测模型

为准确预测混凝土的碳化深度,开展了不同水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量混凝土的制备与碳化深度测试,进行了数据采集。根据数据及BP算法,建立了3-7-1型三层BP网络,包含三因子网络输入量(水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量)及单因子网络输出(碳化深度),提出了基于人工神经网络的混凝土碳化深度预测模型。采用最小二乘法建立了线性及伪线性两种预测模型与人工神经网络预测模型进行对比。结果显示：基于BP神经网络建立的混凝土碳化深度预测模型,相比较于常用的最小二乘法线性、伪线性模型更适用于多因素影响条件下的混凝土碳化深度预测,误差仅为线性模型的63.6%,伪线性模型的61.9%,采用BP神经网络能达到理想的预测结果。     

再生混凝土抗碳化性能试验研究及理论分析

通过快速碳化试验,以再生骨料掺量、水灰比、水泥用量、原始混凝土强度和矿物掺合料为影响因素,对再生混凝土的碳化性能进行研究。试验结果表明:再生混凝土的碳化深度随水灰比、再生骨料掺量的增加而减小,随原始混凝土强度的增大和水泥用量的增加而增大,适量添加矿物掺和料能降低再生混凝土的碳化深度,提升其抗碳化性能。在已有的普通混凝土碳化模型研究基础上,结合本试验和中国其他学者的试验数据,建立了再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合较好。     

基于BP网络的混凝土碳化深度预测

基于用改进的BP算法,建立了3-5-1（输入层为3个神经元,隐含层为5个神经元,输出层为1个神经元）混凝土碳化深度BP网络训练及预测模型,模型以水灰比、单位水泥用量及混凝土暴露时间为输入,训练模型以暴露时间为5年、10年、15年的混凝土碳化深度为输出,预测模型以暴露时间为20年、25年、30年的混凝土碳化深度为输出,训练及预测结果较为理想。     

钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土力学与碳化性能试验研究

研究了不同体积掺量的钢纤维和PVA纤维对不同碳化龄期下钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土的抗碳化性能以及碳化后力学性能的影响,考虑了水泥、粉煤灰、碳化等多因素效应和纤维体积分数对混凝土碳化深度的影响,并提出了钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土碳化深度预测模型。结果表明:纤维的掺入提高了混凝土强度及抗碳化性能,且1.0%钢纤维与0.10%PVA纤维的混掺效果最好;提出的碳化预测模型精度较高,可为混凝土碳化深度的预测提供参考。     

粉煤灰高性能混凝土抗碳化性能研究

通过调节配合比设计制备了多种粉煤灰混凝土,系统研究了粉煤灰掺量、种类、水胶比和养护龄期对混凝土抗碳化性能的影响。结果表明:混凝土碳化深度值和碳化速率均随粉煤灰掺量增加而增加,碳化120 d后W35F60的碳化深度值约为W35F0的7倍;混凝土碳化深度值随水胶比增加而增大,当粉煤灰掺量为40%时,混凝土最佳水胶比为0.30,其120 d碳化深度值仅11.28 mm;混凝土抗碳化性能:Ⅱ级粉煤灰Ⅰ级粉煤灰;养护龄期越长,混凝土抗碳化性能越强,当养护龄期为90 d时,混凝土碳化深度值是养护龄期28 d的79.47%。     

28 d和90 d粉煤灰混凝土性能的对比分析

选取粉煤灰掺量为0、10%、20%和30%,混凝土强度为C30、C40和C50的粉煤灰混凝土为研究对象,通过试验得到了粉煤灰混凝土龄期28 d和90 d的力学性能指标和碳化深度,分析了粉煤灰掺量对早期力学性能和碳化深度的影响。结果表明:随着龄期的增长,粉煤灰混凝土力学性能和碳化深度均有一定程度的增长;粉煤灰掺量越高,粉煤灰混凝土标准立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、碳化深度增长程度越大,不同掺量的粉煤灰混凝土轴心抗压强度、弹性模量增长程度差异不大;混凝土强度越高,粉煤灰混凝土标准立方体抗压强度、碳化深度增长程度越小,劈裂抗拉强度增长程度越大,不同强度的粉煤灰混凝土轴心抗压强度、弹性模量增长程度差异不大。     

HCSA膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能影响

本文研究了自然条件下,不同膨胀剂掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响,并研究了早期养护时间对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响。结果表明,在自然碳化条件下,70d龄期之前,碳化深度增长较快,而后随着龄期的逐渐延长,碳化速率逐渐变缓,180d到360d龄期之间,碳化深度已出现下降趋势;适量的HCSA膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土的早期抗碳化能力的改善有一定的作用;与未掺加膨胀剂的大掺量粉煤灰混凝土相比,6%HCSA膨胀剂掺量的混凝土抗碳化能力最好,8%的次之;对于大掺量粉煤灰混凝土7d的湿养护是必要的。     

废弃纤维再生混凝土碳化深度预测模型试验研究

通过快速碳化试验,以再生骨料掺量、废弃纤维掺量、水灰比等为影响因素,对再生混凝土的碳化性能进行研究。试验结果表明:再生混凝土的碳化深度随水灰比、再生骨料掺量的增大而减小,随废弃纤维掺量的增大而降低,废弃纤维的尺度对碳化性能影响可以忽略。在已有的普通混凝土碳化模型研究基础上,结合本试验碳化数据,建立了废弃纤维再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合良好。     

大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能

系统的研究了掺入磨细二级粉煤灰混凝土的抗碳化性能。试验所用原料皆来源于现场工地，混凝土配合比中从0－60％均匀的改变了粉煤灰掺量及水泥品种。并按国际GBJ82－85对试件进行了快速碳化。大掺量粉煤灰混凝土的碳化深度随时间的延长而加深。早期的碳化深度增长速度较快，后期的增长速度相对较慢，方程X＝at^1/2可以较好的表述碳化深度和碳化时间的关系（其中X为碳化深度），t为碳化时间，a为常数），以此函数为基础，可以对混凝土的长期抗碳化性能进行预测。从试验结果也可看出混凝土的抗碳化性能随着粉煤灰掺量的上升而下降，掺量越大其下降速度越快。水灰比同碳化深度的关系配此相类似。这大概是因为随着粉煤灰的加入，混凝土中的氢氧化钙的含量变小（尤其是粉煤灰掺入量超过50％）导致二次水化速度缓慢，密实度下降的结果。空隙率上升其碳化深度就会加大。所以一定存在最佳的配料方案供实际使用。     

影响混凝土碳化主要因素及钢锈因素试验研究

对不同水泥品种、不同水灰比、不同品种外加剂以及不同的掺用粉煤灰方式进行了试验,以了解其对混凝土抗碳化能力的影响;对碳化深度达到或超过混凝土钢筋保护层厚度情况下,进行了不同环境湿度的钢锈试验。试验结果表明,水泥品种、水灰比、外加剂品种和粉煤灰的掺用技术对混凝土的抗碳化能力有影响;环境湿度变化与钢锈的发生与发展无明显的相关关系,水灰比、外加剂品种、掺用粉煤灰技术对钢锈亦有影响。报告指出,需根据试验结果,采取相应的技术措施,以提高混凝土的抗碳化能力和抗钢锈能力。     

基于理论模型粉煤灰混凝土碳化深度预测模型研究

混凝土碳化深度理论模型理论基础性强,但工程应用性较差。影响粉煤灰混凝土碳化性能的因素主要有水胶比、水泥种类、单位水泥用量、CO_2浓度、碳化时间和粉煤灰掺量等。根据粉煤灰混凝土的特点,基于理论模型建立了既有理论基础,又具有实际可操作性的粉煤灰混凝土碳化深度预测模型。     

粉煤灰掺量对常用预拌混凝土抗碳化能力的影响

经加速碳化和抗压强度试验,研究了C30混凝土抗碳化能力和抗压强度与粉煤灰掺量及养护条件的变化规律.在标准养护条件下,使用42.5级普通水泥、水灰比0.55和粉煤灰掺量不大于30%时,掺粉煤灰的C30混凝土抗碳化能力能满足重要和一般建筑物抗碳化设计使用年限50～100年的要求,且抗压强度降幅小于10%.但在保湿养护仅1d后置于空气中养护到28d条件下,不掺粉煤灰的基准混凝土碳化深度已达到35mm;与基准试样相比,粉煤灰掺量为30%、40%和50%的混凝土碳化深度分别增加了17%、31%和85%,已不能满足一般建筑物抗碳化设计使用年限50年的要求.由此得出,控制粉煤灰掺量和早期充分保湿养护是确保粉煤灰混凝土抗碳化耐久性和强度的必要条件.     

不同强度等级的混凝土碳化特性研究

采用加速碳化试验,研究了不同强度等级、不同矿物掺合料的混凝土碳化规律,并采用扫描电镜(SEM)、综合热分析法(TG-DSC)、压汞法(MIP)对浆体中的微观形貌、水化产物和孔结构进行了研究。结果表明,水灰比对混凝土的碳化深度影响较大,14d龄期时0.35水灰比混凝土的碳化深度仅为0.57水灰比混凝土碳化深度的25%;掺加30%粉煤灰混凝土抗碳化能力最小,不掺加矿物掺合料混凝土抗碳化能力最大;碳化后浆体密实度增加,孔径细化,孔隙率分别降低21.8%和40.1%。     

混凝土二维、三维碳化的研究

研究了不同水灰比（0．3、0．35和0．4）,不同粉煤灰掺量（0,15％,20％,40％,60％）下混凝土二维和三维碳化深度;建立了二维和三维碳化的测试方法;提出了二维和三维碳化的数学模型。试验表明。混凝土的二维、三维碳化深度和一维碳化相似．也服从时间t的指数函数;水灰比对二维碳化的影响最大,一维其次,三维最小;粉煤灰掺量小于15％时,其对三维的影响最大,二维其次。一维最小;粉煤灰掺量大于15％时,掺量对二维、三维碳化的影响和一维碳化影响相近。混凝土二维和三维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

干冷气候条件下湿养护龄期对混凝土碳化性能的影响

采用加速碳化试验研究干冷气候下不同湿养护龄期对C25强度等级的一种纯水泥混凝土A及三种双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土B、C和D碳化性能的影响,建立碳化速率与不同湿养护龄期之间的关系式。研究结果表明:在干冷气候下施工的混凝土,为保证25 mm钢筋保护层达到50年碳化寿命,纯水泥混凝土A至少应湿养护11.2 d,掺合料混凝土B、C和D则分别至少应湿养护11.1,12.9,14.5 d。混凝土中掺合料掺量越高,确保碳化性能安全所需的湿养护龄期也越长。     

粉煤灰粉磨前后制备混凝土的碳化行为对比

磨细粉煤灰具有较大的比表面积和良好的火山灰活性,掺入水泥混凝土中能有效改善水泥混凝土内部密实度,从而提高水泥混凝土的抗碳化性能。试验使用碳化深度法和碳酸钙含量测试法对粉磨前后粉煤灰制备混凝土的抗碳化性能进行了研究,并对其进行了对比分析。研究结果表明:相比于掺加未粉磨粉煤灰的混凝土,磨细粉煤灰制备的混凝土抗压强度和抗碳化性能均有明显提高,当粉煤灰掺量为20%时,混凝土的7 d碳化深度下降了30%左右。     

大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

通过快速碳化试验,系统研究了水胶比、养护龄期和激发剂等因素对掺量为50％和60％的粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响.研究结果表明:水胶比和养护龄期对其抗碳化性能的影响比较明显,尤其是在长期养护情况下;而激发剂对其影响并不明显.当养护龄期从28 d增到365 d时,对掺量为50％、60％的粉煤灰混凝土,其快速碳化28 d的碳化深度从9.3、13.7 mm分别降到6.7、9.0mm,抗碳化性能明显改善.     

冻融循环对粉煤灰混凝土碳化作用影响研究

隧道喷射混凝土衬砌结构往往只认为受到冻融循环作用或者碳化作用,二者相互独立。在实际过程中,二者是相互影响的。通过粉煤灰混凝土未做任何作用下碳化试验和经过50次冻融循环作用下碳化试验,得出不同掺量粉煤灰在这两种模式下碳化深度随龄期变化规律。采用线性回归和二次多项式拟合手段建立碳化深度与龄期模型关系,为软岩隧道喷射粉煤灰混凝土衬砌耐久性评价提供了理论依据。     

矿物掺合料混凝土早期碳化深度计算模型

通过自然暴露环境下多种掺料混凝土(掺粉煤灰、矿粉、煤矸石)的碳化试验,分析碳化时间、养护时间对掺料混凝土早期碳化深度发展规律的影响。研究结果表明:掺料混凝土的碳化深度在浇筑后的90 d内发展极快,90～180 d由于回碱现象碳化深度发展较慢,180 d后碳化深度继续发展并趋于稳定;掺料混凝土的碳化深度与其碳化时间的平方根呈线性关系;混凝土早期碳化速度随养护时间的延长而减慢,单掺、双掺、三掺混凝土的减慢程度依次减弱。结合前期研究成果,考虑掺料种类及掺量、养护时间、碳化时间、碳化部位、水胶比等因素建立了掺料混凝土早期碳化深度的计算模型,与其他试验结果对比验证了模型的适用性。