掺石灰石粉混凝土的性能及其改善途径

采用不同掺量的石灰石粉取代水泥配制混凝土,同时配制复掺6%偏高岭土和20%石灰石粉的混凝土,并采用相同的胶凝材料体系制备水泥净浆,开展Na_2SO_4溶液浸泡试验。测试了混凝土抗压强度,采用RCM法和硫酸盐干湿循环侵蚀试验分别测试混凝土的氯离子扩散系数和抗硫酸盐侵蚀性,采用MIP法测试混凝土孔结构,进一步采用SEM观察浸泡后净浆试件的微观形貌。结果表明,石灰石粉对混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性均有一定的不良影响。采用偏高岭土与石灰石粉复掺可以有效提高掺偏高岭土混凝土的强度、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性。其机理主要在于优化了混凝土孔结构,降低了有害离子在混凝土中的传输速度,阻止了混凝土在硫酸盐环境中钙钒石、石膏等侵蚀产物的形成。     

矿物掺合料和CLDH对水泥基材料氯离子固化性能研究

采用等温吸附平衡方法,研究了单掺和复掺粉煤灰、矿渣和焙烧层状双金属氢氧化物(CLDH)对水泥基材料氯离子固化性能的影响,并借助XRD对影响机理进行分析.结果表明:单掺范围为15%～45%情况下,随着粉煤灰和矿粉掺量增加,水泥基固化氯离子的量先增大后减小,当粉煤灰和矿粉的掺量在30%时,其固化氯离子的能力较好且都优于纯水泥对氯离子的固化效果;水泥基材料氯离子固化量随着CLDH掺量的增加而增加;但是粉煤灰和矿渣依次与CLDH复掺,复掺效果不佳,其复掺效果不如单掺粉煤灰或矿渣对氯离子的固化效果好.研究成果对以后复掺技术在海工混凝土中的有效、合理使用提供相应的参考.     

矿物掺合料混凝土早期氯离子扩散系数的试验

目的 研究掺不同矿物掺合料及Na2SO4混凝土的Cl-扩散系数变化规律,分析其对混凝土早期孔结构的影响.方法 试件在标准养护条件下养护3 d、7 d、14 d、21 d,采用饱盐混凝土电导率(NEL)法测试混凝土氯离子扩散系数.结果 粉煤灰、矿粉混凝土早期的Cl-扩散系数随掺量的增加而增加;粉煤灰与掺Na2SO4粉煤灰混凝土的Cl-扩散系数差值随粉煤灰掺量的增加而增加;矿粉与掺Na2SO4矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随矿粉掺量的增加而增加,14 d、28 d差值接近于零;粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数的差值随掺量增加而增加;掺Na2SO4的粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随掺量的增加而增加,14 d、28 d随掺量增加无明显变化.结论 掺合料的早期活性低于水泥,且粉煤灰低于矿粉;硫酸钠可激发掺合料的活性,但3 d、7 d矿粉混凝土的孔结构比粉煤灰密实,14 d、21 d基本相同,硫酸钠在14 d、21 d时激发作用已完成.     

偏高岭土和硅灰影响砂浆干燥收缩的对比研究

采用偏高岭土、硅灰取代水泥制备砂浆,经不同预养护时间后测试砂浆干燥过程中的收缩和质量损失,对比分析偏高岭土和硅灰对砂浆干缩的影响。结果表明,偏高岭土和硅灰均减小了砂浆90d干缩,偏高岭土改善砂浆抗干缩性更优,延长预养护时间有利于提高偏高岭土和硅灰降低砂浆干缩的效果;在一定掺量范围内,随掺量上升,掺偏高岭土砂浆干缩不断变小,掺硅灰砂浆则先变小后变大;硅灰和偏高岭土砂浆中复掺粉煤灰能进一步改善砂浆抗干缩性,而复掺矿粉则不利于降低砂浆干缩。预养护3d的偏高岭土砂浆和硅灰砂浆质量损失在一定范围内与干缩呈线性关系,粉煤灰和矿粉的加入降低了线性拟合度;预养护14d的砂浆干燥质量损失与干缩线性关系良好。     

纳米高岭土颗粒改性水泥基复合材料的性能

研究了纳米高岭土颗粒对不同龄期水泥基材料微观结构（微孔结构、微观结构）及物理力学性能（工作性、抗弯强度、抗压强度、氯离子渗透性）的影响。结果表明,纳米高岭土颗粒的填充效应及其对水泥水化的促进作用改善了水泥基材料的微观孔结构,限制了氯离子在水泥基材料中的渗透扩散。当高岭土为水泥质量的1％时,水泥浆1、3、7、90 d抗弯强度分别提高30．41％、39．04％、36．27％和38．32％;当高岭土为水泥质量的5％时,水泥砂浆氯离子扩散系数降低53．03％;混凝土氯离子扩散系数随高岭土掺量增加呈指数递减;当高岭土为水泥质量的5％时,氯离子扩散系数降低18．87％;抗压强度分别提高28．4％;改性混凝土28 d抗压强度与混凝土氯离子扩散系数呈线性增加关系。     

掺合料、早强剂对冻融混凝土Cl^-扩散系数的影响

目的研究粉煤灰、矿粉、掺硫酸钠粉煤灰、掺硫酸钠矿粉混凝土冻融循环后Cl^-扩散系数,解决混凝土冻融循环后的内部结构损伤问题．方法采用慢冻法冻融、NEL法测试冻融循环后混凝土Cl^-扩散系数．结果掺入粉煤灰的质量分数低于30％时,掺入矿粉的质量分数低于40％时,经100次冻融循环后混凝土Cl^-扩散系数均低于基准混凝土．经冻融循环后,掺硫酸钠矿物掺合料的混凝土在一定的矿物掺合料掺量范围内,混凝土Cl^-扩散系数低于基准混凝土．经冻融循环后,掺硫酸钠矿物掺合料的混凝土Cl^-扩散系数高于未掺硫酸钠的矿物掺合料混凝土．结论掺粉煤灰混凝土、掺矿粉混凝土的抗冻性好坏取决于矿物掺合料掺量范围．掺硫酸钠粉煤灰混凝土、掺硫酸钠矿粉混凝土,在一定矿物掺合料的掺量范围内,混凝土抗冻性好于基准混凝土．但是硫酸钠的加入使得混凝土抗冻性比未掺硫酸钠混凝土抗冻性差．     

海洋大气区蒸养矿粉混凝土内部离子传输与反应

处于滨海大气区的钢筋混凝土结构容易受到氯离子、硫酸根离子等有害离子的侵害，导致结构服役寿命缩短。通过低场核磁等试验研究了蒸养、标养混凝土的孔径分布，揭示了氯离子、硫酸根离子对蒸养混凝土的侵蚀演变规律。结果表明，相比于标养混凝土，蒸养混凝土的无害孔含量降低，有害孔和多害孔含量增大，导致具有更高水化程度蒸养混凝土的抗压强度低于标养混凝土抗压强度。掺入一定量的矿粉可以显著提高蒸养混凝土抗氯离子侵蚀能力，氯离子结合能力越大，氯离子扩散系数越小，表层氯离子浓度越低。当矿粉掺量为25%时，蒸养混凝土的氯离子扩散系数较低，说明矿粉的二次水化作用优化孔径效果达到最佳；随着矿粉掺量的增加硫酸根离子反应系数逐渐降低，当矿粉掺量为50%时，由于混凝土中的钙相物质含量最低，导致硫酸根离子的反应系数最小。     

矿物掺量对海水海砂ECC抗氯离子渗透性能的影响

为推动海水海砂的有效利用及探究工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites, ECC)的耐久性能,研究了粉煤灰掺量和矿粉掺量对海水海砂ECC抗氯离子侵蚀性能的影响规律。采用溶液萃取法测试了海水海砂ECC在2.8 mol/L氯化钠溶液中浸泡不同龄期后的自由氯离子含量、总氯离子含量和表观氯离子扩散系数,并分析了初始孔隙对基体抗氯离子侵蚀性能的影响。结果表明：海水海砂ECC的氯离子扩散系数随着暴露时间的增加而减小,随着粉煤灰或矿粉掺量的增加先减小后增大;50%矿物掺合料下的ECC抗氯离子扩散和氯离子结合能力最强;掺粉煤灰的试样长期抗氯离子侵蚀能力优于掺矿粉试样。研究结果对ECC在海洋工程中的应用具有理论指导意义。     

粉煤灰混凝土渗透相关性的试验研究

设计水胶比为0.40,粉煤灰分别代替5种不同质量水泥的混凝土,以自制的设备测定水和气体渗透系数,用直流电量法测定氯离子扩散系数并通过MIP测定孔隙率及孔径分布。结果表明:当粉煤灰掺量小于30%时,试验混凝土的水、气渗透系数及氯离子扩散系数均随着掺量的增加而降低,但降低混凝土的水渗透性和气体渗透性及氯离子扩散系数的最佳掺量不同;粉煤灰混凝土三种渗透性之间有较好的相关性,其中气体渗透系数与氯离子扩散系数的相关性更好。     

掺合料混凝土干缩开裂的Cl~-扩散系数实验

目的 研究不同矿物掺合料及硫酸钠对混凝土干缩开裂的影响,以降低混凝土早期干缩和避免出现早期干缩裂缝.方法 根据NEL法采用自制装置,用电导率仪测试不同养护条件下混凝土的电导率,并转化成Cl-扩散系数,利用不同养护条件下扩散系数差值来反映混凝土早期干缩开裂程度.结果 粉煤灰、矿粉掺量分别低于10%、20%时,Cl-扩散系数差值低于基准混凝土的差值,且随掺量的增加而增加;粉煤灰混凝土Cl-扩散系数差值在7 d前上升趋势较明显;掺入Na2SO4后,Cl-扩散系数差值随龄期的增加而明显增加.结论 低掺量矿物掺合料对混凝土的抗干缩开裂有利,且随着掺量的增加而降低,粉煤灰混凝土的干缩开裂主要发生在早期;掺硫酸钠后矿物掺合料对混凝土的抗干缩开裂不利.