3℃养护下引气混凝土早期强度及抗冻性能研究

采用强度试验、压汞法、气孔分析法、快速冻融法,以低温(3±0.2)℃养护下引气混凝土为研究对象,对混凝土的强度、孔隙结构及抗冻耐久性进行了研究。结果表明:在3℃养护下,随着含气量的提高,孔径均匀分布,显著改善了混凝土的内部孔隙结构,但比标准养护条件下同等含气量混凝土的孔结构粗化。为更好地阐述混凝土实际强度受含气量的影响,由孔隙结构可进一步推算出3℃养护下混凝土的实际抗压强度,并与标准养护条件下实际抗压强度对比,显示两者之间的不同。     

含气量对低温养护下混凝土孔结构的研究

以低温(3±0.2)℃养护下引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法、快速冻融法测试了不同含气量低温养护下混凝土的孔隙结构及抗冻耐久性,此外,还分析了不同含气量下混凝土的抗压强度。结果表明:掺入引气剂时,在混凝土含气量增加的同时,可使低温养护下混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,提高混凝土的抗冻耐久性,但受强度影响,混凝土的含气量存在一个合理范围,既可以提高混凝土的抗冻耐久性,又不会造成强度的大幅损失。     

-3℃养护条件下矿物掺合料对混凝土强度和孔隙结构的影响研究

为了研究不同养护条件下矿物掺合料对混凝土强度和孔隙结构的影响,进行-3℃和标准养护条件下,复掺粉煤灰、矿粉和硅灰对混凝土抗压强度、孔隙结构的试验。结果表明:与标准养护相比,在-3℃养护条件下,矿物掺合料的掺入对混凝土抗压强度有下降趋势,但对其孔径均有优化作用。基准组、复掺10%粉煤灰+10%矿粉+1%硅灰组、复掺10%粉煤灰+10%矿粉+3%硅灰组,28 d龄期标准养护下出现细小孔的频率是负温养护1.122~1.259倍,56 d龄期标准养护下出现细小孔的频率是负温养护1.108~1.180倍,矿物掺合料对混凝土硬化含气量和平均气泡间距均有改善作用,在标准养护条件下的优化作用明显优于负温养护条件。     

养护条件对混凝土早期氯离子扩散系数的影响

采用NEL法测试了不同养护条件下、不同矿物掺合料及掺入硫酸钠(Na2SO)4的混凝土早期氯离子扩散系数,结果表明:掺Na2SO4后干空养护基准混凝土的Cl-扩散系数上升,容易发生干缩开裂;在养护过程中改变养护条件即在3、7、14d中止标准养护转入干空养护后,混凝土Cl-扩散系数都不同程度的增大;在干空养护条件下,粉煤灰的掺入影响了混凝土的水化过程,使混凝土内部结构发展不密实;Na2SO4的掺入可激发粉煤灰的二次水化反应,使其Cl-扩散系数较未掺的低;矿粉混凝土具有较好的水化活性,在干空养护条件下,其内部结构发展速度也较快;试验结果同时也表明矿粉的活性较粉煤灰高。     

含气量对混凝土早期强度的研究

以引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法测试了不同含气量下混凝土的孔隙结构,并通过混凝土的孔隙结构计算出混凝土的实际强度。结果表明:掺入引气剂时,在混凝土含气量增加的同时,可使混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,但受孔隙结构的影响,混凝土实际强度降低。     

养护温度和水灰比对混凝土孔结构的影响研究

为研究养护条件和水灰比对混凝土抗氯离子渗透性与微观孔结构的影响规律与程度,采用压汞法和RCM法对-3℃养护条件下和标准养护条件下的不同水灰比的混凝土28 d微观孔结构和氯离子渗透系数进行了测试,并用分形理论对其结果进行了分析。试验结果表明:-3℃负温养护条件下混凝土的临界孔径和最可几孔径明显大于标准养护条件下的同种混凝土,孔径粗化严重,粗大孔明显增多,其氯离子渗透系数也明显大于标准养护条件下的混凝土,与孔结构的发展规律一致。标准养护条件下,随着水灰比的提高,混凝土水泥石孔结构劣化,混凝土抗氯离子渗透性减弱;但在-3℃养护条件下,混凝土水泥石孔结构随着水灰比的提高呈现出先优化后劣化的趋势,混凝土抗氯离子渗透性变化规律亦与之相同。通过对比分析得出:孔分形维数与孔特征参数之间存在良好的线性关系,故与混凝土的氯离子渗透性之间亦有一定的联系。     

桥梁用高性能混凝土养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响

混凝土养护龄期对混凝土弹性模量和和孔隙结构都会产生重要影响,通过研究桥梁用C50高性能混凝土的弹性模量随龄期增长的发展规律,利用压汞测试仪对龄期为5、28 d混凝土的孔隙结构进行了测试,并引入分形理论分析了混凝土的孔隙结构,进而分析了养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响。结果表明:养护龄期对混凝土性能和孔隙结构有较大的影响,混凝土表观性能与孔隙结构之间存在密切关系;随着混凝土养护龄期的增大,混凝土弹性模量不断增大,混凝土孔隙率不断减小,同时孔径分布更加均匀,混凝土更加致密。分形维数和孔隙率变化趋势相反,分形维数随孔隙率增大而减小,混凝土的孔体积分形维数随弹性模量的提高而变大。     

低压养护下低热水泥混凝土的性能研究

研究了不同养护（低压养护、标准养护）条件下掺不同品种水泥（普通硅酸盐水泥OPC、低热水泥LHPC）混凝土的性能,分析了LHPC混凝土的孔结构对其性能的影响。结果表明：相同养护条件下,LHPC混凝土的后期抗压强度高于OPC混凝土;低压养护条件下,LHPC的放热量远低于OPC,LHPC可以持续进行水化,对低压环境的适应性更好,LHPC混凝土的孔结构更加致密,LHPC混凝土的耐久性能更好;混凝土的耐久性能与孔结构呈线性关系,且耐久性能随着孔结构的劣化而降低。     

新型膨胀剂对水泥基材料干燥收缩的补偿

研究了掺与不掺膨胀剂HME的水泥净浆、砂浆和混凝土在直接干空养护条件下的收缩变形,分析了膨胀剂HME对水泥净浆、砂浆以及混凝土的干燥收缩影响规律,并探讨了膨胀剂HME在干空养护条件下的减缩作用机理。结果表明,膨胀剂HME在干空养护条件下仍然具有水化反应能力,产生有效膨胀,可以完全消除水泥净浆、砂浆以及混凝土的早期干燥收缩,并对其中后期干燥收缩也有较好的补偿作用。     

混凝土氯离子扩散系数快速评价方法的建立与应用

受混凝土结构尺寸效应的影响,实体混凝土结构中温度场与标准养护或同条件养护具有较大差异,其耐久性的发展也有所不同。本文针对C40～C60三种强度等级混凝土,研究了20℃～80℃四种养护温度对混凝土抗氯离子渗透性的影响规律,并采用TG、MIP等测试分析了养护温度对胶凝材料水化过程及孔结构的影响及机理。研究表明：随混凝土养护温度的提高,混凝土氯离子扩散系数不断降低,但当养护温度超过60℃时,对混凝土胶凝材料水化程度、孔结构分布等具有不利的影响;建立了等效龄期与混凝土氯离子扩散系数之间的对数函数模型,可用于预测氯盐环境下混凝土预制构件移运安装时间,工程应用效果良好。     

石粉掺量及养护温度对机制砂混凝土性能影响研究

以机制砂混凝土试块为试验对象，分别掺入5%、10%、15%的石粉掺量，观测其在不同养护温度下的抗压强度和孔径分布，研究石粉掺量及养护温度对混凝土强度和微观结构的影响。为更直观反映其对混凝土微观影响，采用核磁共振设备对不同掺量的混凝土试块进行测试。试验结果表明：在同一龄期时，3种石粉掺量中10%石粉掺量的混凝土抗压强度最高，同时10%石粉掺量混凝土的总孔隙率更低，最可几孔径左移，优于其他两种石粉掺量的混凝土孔径分布；相同龄期，负温养护较标准养护孔结构劣化明显，大孔较多，曲线首峰峰值较高。从机理上分析，石粉颗粒较小，促进流动性以及和易性，同时微集料作用，优化孔隙。负温养护温度接近水的冰点，水的黏滞性增大，减慢了水化速率，导致混凝土强度降低，孔隙劣化。     

养护制度对掺MgO膨胀剂混凝土力学性能的影响研究

研究了不同掺量MgO膨胀剂在自然养护、标准养护、限制养护和高温养护条件下对混凝土力学性能的影响,结果表明：随着MgO膨胀剂掺量增大,各养护条件下,混凝土抗压强度均逐渐降低;不同养护条件对混凝土强度影响明显,高温养护下强度发展最快,自然养护下,强度发展最慢;对于C30混凝土,掺20 kg MgO膨胀剂对混凝土强度无明显负面影响;掺MgO膨胀剂混凝土长龄期抗压强度无倒缩现象。     

养护温度与引气剂对等强度混凝土强度与孔隙结构研究

为研究养护温度和引气剂对等强度混凝土抗压强度和孔隙结构的变化规律,利用核磁共振试验（NMR）、压汞试验（MIP）等对标准养护和-3℃养护下混凝土试块进行测试。研究表明：-3℃养护引气混凝土在35 d龄期可以达到等强度,引气剂对混凝土达到等强度时间无明显影响;随着引气剂掺量的增加,孔隙率增大,孔隙结构发生劣化,混凝土试块抗压强度呈下降趋势;引气剂的加入使得-3℃养护混凝土与标准养护混凝土的孔隙结构逐渐出现差异,宏观上“等强度”,微观上不“等孔隙结构”。     

粉煤灰对混凝土抗氯盐侵蚀性能的影响

利用电通量法、快速迁移法和压汞法试验分析了不同粉煤灰掺量(0、10%、20%、30%、40%)以及不同养护龄期(28、56、90 d)对强度为C55混凝土的电通量、氯离子扩散系数及孔结构的影响;研究了平均孔径与粉煤灰掺量、养护龄期的关系,并以平均孔径为中间变量,得到了氯离子扩散系数和粉煤灰掺量、养护龄期的关系式。研究表明,粉煤灰的掺入可以较好地改善混凝土的抗氯离子扩散性能,该效应在较长养护龄期的情况下尤为明显;对于强度为C55的混凝土,当粉煤灰掺量为30%时,混凝土抗氯盐侵蚀性能最好;粉煤灰的掺入可明显改善混凝土孔结构的分布,增加无害孔和少害孔所占的比例;减小平均孔径和最可几孔径,当粉煤灰掺量在30%时,混凝土具有更优的孔隙结构;氯离子扩散系数的实测值与计算值变化趋势基本相同。     

压力养护钢管混凝土的力学性能和微观结构

利用自制加压装置对不同强度等级和尺寸规格的10个钢管混凝土试件进行压力养护,研究了养护压力和持续时间对试件轴压强度、应变和破坏特征的影响,分析了水化产物发育、孔结构和微裂纹结构的发展情况.结果表明：压力养护促使体系更加致密,能够抑制微裂纹形成和发展;水化产物结晶发育良好,可填充孔隙结构,提高混凝土自身强度;当压力传导至钢管时使其产生环向拉伸应变,核心混凝土终凝后,钢管收缩对其产生预压应力,两者协同增强,从而提高了试件的轴向承载力.     

高吸水树脂对混凝土性能的影响研究

通过水泥砂浆流动度试验、水泥胶砂试件强度试验、水泥胶砂试件干缩试验、混凝土强度试验、混凝土孔结构分析和混凝土面板早期诱导开裂试验,系统研究了高吸水树脂对水泥胶砂及混凝土性能的影响。结果表明,高吸水树脂内养护对水泥胶砂试件流动性影响与其吸水性能有重要关系,但在混凝土中则并不明显;高吸水树脂对水泥胶砂试件早期干缩有很好的抑制作用,后期干缩抑制效果不明显;高吸水树脂对混凝土后期强度降低不大,对混凝土孔结构总孔隙率影响不明显,高吸水树脂增大了混凝土大孔的体积,稍微降低了气孔间距系数;掺吸水树脂的混凝土要控制早期水分蒸发,避免发生塑性收缩开裂。     

渗透孔隙水压对混凝土孔结构影响的试验研究

通过压汞试验探究了混凝土在渗透孔隙水压作用前后,孔隙的孔隙率、总孔隙面积、平均孔径、最可几孔径、临界孔径、孔径分布的演化规律,并计算不同状态下混凝土孔体积分形维数,进一步分析渗透孔隙水压对混凝土不同位置孔隙结构以及混凝土渗透性能的影响。结果表明,受渗透孔隙水压后混凝土孔隙结构与孔径分布都发生变化,其中对毛细孔改变最大;混凝土外侧孔隙特征改变要比内部显著;渗透率和孔隙率与大孔阶段的分形维数D1呈正相关关系,定性分析了混凝土渗透率与孔结构的关系。     

养护条件对风积砂混凝土强度及孔隙发展规律的影响

养护条件在混凝土强度发展过程中起到了重要作用,为了研究其对风积砂混凝土性能的影响,进行了立方体抗压试验确定最优风积砂替代率,在此基础上通过核磁共振试验,讨论自然养护、标准养护、水养护三种条件下混凝土微观结构发展规律。结果表明：混凝土较优风积砂替代率为20%,此时抗压强度达到最大;不同养护条件下风积砂混凝土抗压强度规律为：水养护>标准养护>自然养护;水养护与标准养护条件下风积砂混凝土T₂图谱随养护龄期的增加逐渐向左移动,无害孔占比较高,但自然养护条件下,有害孔占比较高,不利于提高抗压强度;相较于标准养护,水养护条件下混凝土峰结束位置较早,平均孔径减小,无害孔占比增加。     

养护条件对MgO膨胀剂膨胀性能的影响

对水养、水养转干养和干湿循环养护条件下不同活性MgO膨胀剂(MEA)膨胀性能及水养条件下不同龄期膨胀净浆微观孔结构进行了研究。结果表明:MEA活性越高,其早期膨胀率增速越大,但后期膨胀率增速越慢;水养转干养条件下,干空膨胀落差与MEA活性成正比;干湿循环养护条件下,高活性MgO的补偿收缩效能高于低活性MgO。掺MEA浆体中大于50 nm孔隙的增加可能是砂浆产生膨胀的原因之一;28~180 d时,MEA主要细化的孔区间为20~200 nm。     

不同因素对混凝土抗氯离子渗透性的影响机理

为探讨混凝土在不同环境因素下的抗氯离子渗透性能变化规律及机理,开展了三种类型混凝土分别在标准养护、干湿循环、冻融循环和碳化条件下的试验研究,测试了混凝土氯离子扩散系数、碳化深度及微观孔隙参数,探讨了混凝土抗碳化与抗氯离子渗透性之间的关系,并引入"混凝土孔隙曲折度"的概念进行了分析。结果表明,混凝土氯离子扩散系数与孔隙曲折度之间具有良好的负相关关系,不同环境因素对混凝土抗氯离子渗透性的影响不同,主要与孔隙曲折度对不同作用的反应不同有关。标准养护、干湿循环和碳化均可以提高孔隙曲折度,但冻融循环会降低孔隙曲折度。此外,矿物掺合料的掺入可以细化孔隙结构,提高混凝土孔隙曲折度,从而提高其抗渗性。